Tag archieven: wetenschap

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

22 mei 1996 Erwin Van den Brink

OMSLAGARTIKEL

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)

8 mei 1996 Erwin Van den Brink

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.

8 mei 1996 Erwin Van den Brink

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

interviews

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

21 april 1996 Erwin Van den Brink

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

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, Uitvinders

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

6 december 1995 Erwin Van den Brink

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.

interviews

Erik van de Linde: Zwemmen in een zee van kennis (DI 1995, nr. 19)

30 november 1995 Erwin Van den Brink

1995 19

DRS. ERIK VAN DE LINDE NIEUWE DIRECTEUR VAN STT

Ervaringen van technisch-wetenschappelijk attaché in de VS

Zwemmen in een zee van kennis

De nieuwe directeur van de Stichting Toekomstbeeld der Techniek, drs. Erik van de Linde, is vijf jaar technisch-wetenschappelijk attaché (TWA) in de VS geweest. ‘Een combinatie van kookboek en handigheid’, zegt hij over een deel van het werk. ‘Wie echter trends in technologie-ontwikkeling wil ontdekken, is bij de TWA’s aan het goede adres.’

– Erwin van den Brink –

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

In het zojuist verschenen Tussentijds Bericht van de Stichting Toekomstbeeld der Techniek (STT) schrijft dr. J.C.M. Hovers, voorzitter van de Raad van Bestuur van Stork, dat in de toekomst bedrijven zich alleen van concurrenten kunnen blijven onderscheiden door de kennis die zij in hun produkten weten toe te passen. Voorzover het daarbij gaat om technologie, moeten bedrijven zich volgens Hovers de vraag stellen: waar ter Wereld bevindt zich welke technologie, hoe krachtig is zij inhoudelijk, octrooitechnisch, wat levensfase betreft, in hoeverre is zij verkrijgbaar, in licentie of door koop, of juist niet.

De nieuwe directeur van STT, drs. Erik van de Linde, heeft zich de afgelopen vijf jaar beziggehouden met juist deze vraag: hij was technisch-wetenschappelijk attaché (TWA) op de Nederlandse ambassade in Washington.

Nederland is klein maar heeft daardoor een groot buitenland, luidt een gevleugelde uitspraak die ook geldt voor ingenieurs. Daarbij komt dat in dit grote buitenland de waardering voor techniek vaak groter is dan bij ons. De VS besteden per jaar 150 miljard dollar aan onderzoek. Industrie en overheid nemen elk ongeveer de helft van dit bedrag voor hun rekening. Amerikanen kijken daarbij niet alleen naar het commerciële rendement van geïnvesteerde kennis. Er moet ook nog eens iets moois te beleven zijn of iets van een nationale ambitie vorm krijgen. Amerikanen houden daarbij van flink uitpakken zoals met het onderzoekprogramma Biosphere 2 en de Deltaclipper, een raket die verticaal kan landen.

Trends ontdekken

Er valt dus voor ingenieurs over de grens nog heel wat kennis te delven. Met name in de VS, waar Van de Linde de afgelopen vijf jaar TWA was. Toch ziet hij niet veel ingenieurs als technisch ondernemer op eigen houtje poolshoogte gaan nemen in dit eldorado van onderzoek en ontwikkeling.

Van de Linde: ‘Ik denk dat het redelijk is om te zeggen dat ik meer Nederlandse zakenlieden en wetenschappers tegenkwam dan ingenieurs. Maar naar het schijnt gaan er hoe dan ook minder onderzoekers naar de VS toe dan vroeger, om redenen zoals een moeilijk verkoopbaar huis, een werkende partner. Een deel van de bezoeken onttrekt zich aan mijn waarneming: werknemers die voor hun bedrijf worden uitgezonden, congressen bijwonen en dergelijke, hebben daar niet de technisch-wetenschappelijk attaché voor nodig. En alle grote bedrijven hebben een eigen kantoor in de VS.’

De missie van de TWA luidt dat hij voor het Nederlandse bedrijfsleven, maar ook voor overheid en andere instellingen de antenne in het buitenland is voor technische ontwikkelingen. De TWA is direct aanspreekbaar, via telefoon, fax of tijdens het periodieke werkbezoek aan Nederland. De TWA’s in Washington krijgen ongeveer zeshonderd vragen per jaar. Ze moeten zich bevinden in het stadium vóór commercialisering. ‘Als de vragen een marktkarakter hebben, geven wij ze door aan bijvoorbeeld de Nederlandse Kamer van Koophandel in de VS. Als het er echter om gaat trends te ontdekken, dan is een vraag bij ons aan het goede adres.’

Een deel van het werk bestaat uit ‘een combinatie van kookboek en handigheid’. Van de Linde: ‘Bijvoorbeeld: noem een paar adressen van bedrijven die bezig zijn met visionsystemen in plantenkassen. Dat is vrij snel op te zoeken. Veel omvattender is een vraag als: wie zijn de spelers op het gebied van de telecommunicatie, wat gaat de overheid doen, wat wordt de regelgeving, welke fusies verwacht je binnenkort, welke sleuteltechnologieën spelen daarbij een rol.’

Direct contact

Zolang het niet gaat om staatsgeheimen, is het volgens Van de Linde niet moeilijk om aan informatie te komen. ‘Die ligt op straat en voor het opscheppen. Amerikanen praten graag en veel. Het probleem is hoe je het aanbod van informatie selecteert.’

Behalve de financieel-economische computerdatabank Dialog gebruikte Van de Linde vooral de Encyclopaedia of Associations: ‘In de VS is voor alles een vereniging, omdat Amerikanen altijd heel erg ‘netwerkminded’ zijn geweest: je moest elkaar kennen. Dus wemelt het er van de branche- en belangenorganisaties. Die bel je dan op. Dan krijg je iemand aan de lijn die zijn onderwerp propageert. Als hij dan wordt gebeld door iemand die er in is geïnteresseerd: whow! Die kent wel weer drie, vier namen van andere mensen die met die materie bezig zijn. Uit een Dailog-file haalde ik altijd wel een paar namen. Via via kwam ik altijd wel terecht bij een champion, een trekker op het gebied waarover de vraag ging, die mij recente artikelen of papers wilde toefaxen. In mijn ogen was dat betrekkelijk gemakkelijk verkregen informatie. Voor de steller van de vraag was het een enorme uitkomst.’

Maar het bellen van organisaties en van Dialog kan toch ook vanuit Nederland?

Van de Linde: ‘Toch denk ik dat je als je in Washington woont, beter met zo iemand aan de telefoon kunt praten dan wanneer je dat vanuit Nederland doet. Niet alleen vanwege het tijdverschil, maar ook omdat je door onder de Amerikanen te zijn het beste in de gaten krijgt hoe je Amerikanen kunt toespreken. Als je daar woont, zie je meer Amerikaanse televisie, kranten en wat dies meer zij. Ja nu, nu zou ik het ook vanuit Nederland kunnen. Maar naar verloop van tijd zou ik toch de touch verliezen.’

Die vrijgevigheid met informatie is moeilijk te rijmen met het beeld dat Amerikanen harde ondernemers zijn die niet zomaar kennis weggeven. Van de Linde: ‘Maar organisaties bestaan uit veel mensen en in de VS heb je hele grote organisaties, denk maar aan de federal labs. Daarvan zijn er 250, waaronder hele grote, zoals Los Alamos en Sandia van het Department of Energy. Als ik informatie wil halen uit een federal lab, kan ik gaan bellen met een tech-transfer officer. Ik kan ook rechtstreeks bellen met een onderzoeker, want die mensen hebben gewoon een eigen E-mailadres of faxnummer. Onderzoekers praten graag honderduit. En passant schrijf je dat allemaal netjes op. Het is heel lang zo geweest dat men over allerlei soorten van onderzoek geen echte zwijgplicht had. Overigens is die openheid wel een beetje aan het dichtslibben.’

Klopt het beeld dat de VS minder goed dan de Aziatische economieën in staat zijn kennis om te zetten in succesvolle produkten? Van de Linde: ‘Ach, er zijn ook technologieën waar Amerikanen wel degelijk heel veel mee verdienen, zoals de automarkt. De grote drie doen het momenteel weer uitstekend. Op het gebied van chipproduktie zijn de VS nog steeds de grootste. Die positie hebben de Japanners nooit kunnen overnemen.’

Technologiebeleid VS

Ook in de VS woedt nu de discussie over de stagnerende onderzoekinspanningen. De Amerikaanse doctrine luidt dat programmatische sturing van R&D nauwelijks zin heeft. Wie investeert in kennis, krijgt uiteindelijk daarvoor ample reward. Tegenwoordig is dat idee een beetje verlaten.

Van de Linde: ‘President Clinton is begonnen met een technologiebeleid naar Japans en Europees voorbeeld: kennis ontwikkelen met het oog op de toepasbaarheid ervan. Er was natuurlijk technologiebeleid voorzover dat was geïnspireerd door de militaire doctrine, met duidelijk technisch omschreven doelstellingen. Industriebeleid bestaat in de VS helemaal niet, of het moet ad hoc zijn, zoals op het moment dat de laatste fabrikant die speciale gassen fabriceert die nodig zijn bij de superschone chipfabricage, in Japanse handen dreigde te komen.’

‘Er bestaat een groot TNO-achtig instituut van het Department of Commerce: het National Institute of Standards in Technology (NIST). Dat instituut heeft de opdracht gekregen om aan technologiebeleid uitvoering te geven als een soort Senter, de uitvoeringsorganisatie voor het technologiebeleid van het Nederlandse ministerie van EZ.’ Het NIST moet kritische technologieën definiëren, onderzoekvoorstellen selecteren en geld toekennen.

Van de Linde: ‘Die discussie die daaraan vooraf is gegaan, heeft duidelijk gemaakt hoe gevoelig het onderwerp van staatsinmenging in kennisverwerving via programmatische sturing van technologieontwikkeling bij de Amerikanen ligt.’

‘Een van de duurdere programma’s is het Advanced Technology Programm (ATP). Dat moest de civiele tegenhanger worden van Defence Advanced Research Project Agency (DARPA). Men is nu onder druk van de republikeinen de ATP-benadering weer aan het verlaten.’

Men mikt liever op dual use van militaire technologie. Zo is het Global Positioning System (GPS) van satellietnavigatie, waarvan de militaire ontwikkeling begon in de jaren zestig, nu ontdekt door de transportindustrie. Het is een van de eerste projecten waarbij vanaf het begin naar dual use is gekeken: zowel militaire als civiele toepasbaarheid.

Een artikel over GPS in het blad Technieuws, het publikatieforum van de TWA’s, was een van de laatste projecten van Van de Linde. Hoewel het werk van de Stichting Toekomstbeeld der Techniek in essentie wellicht overeenkomsten heeft met dat van de TWA (het opsporen van nieuwe technologietrends) is de aanpak toch anders. Niet langer ad hoc surfen over compernetwerken en het hele land afbellen, maar gedegen vraaggesprekken voeren met de opinieleiders uit de wereld van wetenschap en techniek. ‘Toekomstonderzoek is erg ‘in’ momenteel. De aanpak die STT hanteert sinds de oprichting in 1968, is een heel duurzame gebleken. Studies worden begeleid door iemand van STT die een soort secretaris is, maar ze worden verricht door de mensen die in het dagelijks leven ook daadwerkelijk met de onderzochte materie bezig zijn. Doordat die mensen elkaar ontmoeten via STT, komen ze samen tot een hogere vorm van integratie van kennis, die ze dan hopelijk na die studie weer gebruiken in hun dagelijkse werk. Ik zou geen betere methode weten om aan toepasbare, op de toekomst gerichte kennis te komen.’

Er zijn TWA’s op de ambassades in Washington, Tokio, Bonn, Parijs en Rome. Zij publiceren in ‘Technieuws’. Een gratis abonnement is aan te vragen bij het ministerie van EZ, TWA-systeem (B20/k 400) postbus 20101, 2500 EC Den Haag. Voor informatie over STT: Prinsessegracht 23, postbus 30424, 2500 GK Den Haag, tel. (070) 391 98 56, fax (070) 361 61 85, E-mail: STT@bart.nl.

(QUOTE BIJ PORTRET)

‘Ik zou geen betere methode weten om aan toepasbare, op de toekomst gerichte kennis te komen dan de STT-methode’, drs. Erik van de Linde

(Foto: Benelux Press, Den Haag)

(BIJ DIA)

Nationale ambitie speelt bij sommig onderzoek in de VS een grote rol, zoals bij Biosphere 2, waarbij het gehele ecosysteem op Aarde in een glazen koepel werd nagebouwd.

(Foto: ABC Press, Amsterdam)

(BIJ 2 FOTO’S)

Een van de paradepaardjes van Amerikaanse technologie: de Deltaclipper, een raket die verticaal kan landen.

(Foto’s: McDonnell Douglas)

interviews

Ir. Friso van Oranje, technisch bedrijfskundige ‘Vliegtuigbouw kan maakbaarheid van ontwerp verbeteren’

26 april 1995 Erwin Van den Brink

portret_friso-jpg — Friso van Oranje, foto: RVD

interviewFrisoVanOranje

INTERVIEW (De Ingenieur, 26 april 1995, nummer 7)

PRINS AFGESTUDEERD AAN TU DELFT + STUDIEJAREN EN STAGE BIJ MCDONNELL DOUGLAS + DOORLOOPTIJDVERKORTING BIJ VLIEGTUIGBOUW + VERSCHILLEN AUTO- EN VLIEGTUIGINDUSTRIE

Ir. Friso van Oranje, technisch bedrijfskundige

‘Vliegtuigbouw kan maakbaarheid van ontwerp verbeteren’

‘Ik werkte incognito bij McDonnell Douglas. Maar het kan die Amerikanen niet zo veel schelen.’ Prins Johan Friso studeerde eind 1994 af aan de TU Delft op doorlooptijdverkorting van vliegtuigleverantie. ‘Kleine verbeteringen zijn niet rendabel in de vliegtuigbouw’, aldus ir. Van Oranje.

– Erwin van den Brink en Teye Buma –

Erwin van den Brink is redacteur en Teye Buma hoofdredacteur van De Ingenieur.

Ir. Friso van Oranje, beter bekend als prins Johan Friso, de tweede zoon van koningin Beatrix en prins Claus, ging de werkvloer op bij luchtvaartmaatschappij Martinair en beet zich bij vliegtuigbouwer McDonnell Douglas vast in doorlooptijdverkorting. Op 9 december 1994 studeerde de prins met een zeer goed resultaat af in de technische bedrijfskunde aan de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft. Voor het eerst sinds koning Willem II in 1842 de Koninklijke Academie stichtte, is in Delft een Van Oranje afgestudeerd als ingenieur.

Niet dat prins Johan Friso vond dat hij een als het ware historische belofte moest inlossen. Wat hem betreft is zijn ingenieurstitel gewoon het gevolg van (aangeboren) belangstelling. ‘Van jongs af aan heb ik het altijd leuk gevonden om ergens aan te knutselen. Mijn belangstelling voor deze studie komt voort uit een algemene belangstelling voor de techniek, wis- en natuurkunde. Daarom wilde ik in eerste instantie naar Delft. Pas toen ik mijn studieplaats had bepaald, ben ik gaan kijken naar wat ik eigenlijk wilde studeren.’

Voordat hij naar Delft ging heeft de prins zich nooit echt aangetrokken gevoeld tot vliegtuigen. ‘Ik ben niet van kindsaf aan een enthousiast spotter geweest.’ Daarmee zijn ook hardnekkige berichten in de pers ontzenuwd dat hij samen met zijn broer Willem Alexander een jumbojet voor Martinair vanuit de VS naar Nederland heeft gevlogen: ‘Ik vlieg zelf niet. Ik ben er ook niet echt in geïnteresseerd. Het lijkt me op zichzelf wel leuk als ik in het buitenland zou wonen, althans een land met iets grotere afstanden dan Nederland. In Nederland heb je niet zoveel aan een brevet, tenzij je vliegen ziet als hobby en dat geldt voor mij niet. Ik heb andere hobby’s: golf, tennis, squash. En voorlopig vergt de studie economie aan de Erasmus Universiteit Rotterdam nog veel tijd.’

In de zomer van 1992 werkte de prins, daartoe aangemoedigd door zijn studiebegeleider prof.ir. K. Smit van de TU Delft, zeven weken bij Martinair als stagiair, onder meer bij de technische dienst in ploegendienst, op het platform. ‘Onderhoud uitvoeren aan vliegtuigen, althans helpen onderhoud uit te voeren. Tja wat doe je: inspecties. Je kijkt naar vliegtuigen, naar dingen die je aan de buitenkant opvallen. Je verwisselt onderdelen, maar alles onder toezicht van een grondwerktuigkundige die gecertificeerd is natuurlijk.’

‘De mensen met wie ik werkte, vonden het in eerste instantie toch wel vreemd dat ik daar tussen liep. Maar na twee dagen was iedereen eraan gewend en vond men het eigenlijk wel leuk. Daardoor heb ik de mogelijkheid gehad er een heel leerzame periode van te maken. Het gaat erom dat je een keer de mogelijkheid hebt gehad om kennis te maken met de werkvloer, vooral omdat je daar als afgestudeerd ingenieur niet zo veel meer komt, wat erg jammer is.’

Auto-industrie

Het zijn eigenlijk toevallige omstandigheden waardoor hij lucht- en ruimtevaarttechniek is gaan studeren. Door de afstudeerrichting die hij koos, technische bedrijfskunde, ‘is mijn belangstelling voor industrie toegenomen en daarmee die voor de vliegtuigbouw ook’.

Op dit moment werkt Friso van Oranje aan de voltooiing van zijn studie economie aan de Erasmus Universiteit Rotterdam, waar hij studeert bij prof.drs. H.B. Bertsch van de vakgroep Interne Organisatie en Kwaliteitsmanagement. ‘Op een gegeven moment had ik toch het gevoel dat ik met vliegtuigbouw alleen wat kennis zou missen in deze wereld en leek het me interessant om er iets bij te gaan doen.’

Zijn studie in Rotterdam wil ir. Friso van Oranje gebruiken om te bekijken ‘in hoeverre de technieken die in de auto-industrie zijn gebruikt om de produktiekosten te verlagen, in de vliegtuigbouw worden toegepast of kunnen worden toegepast. Je ziet dat autobouwers veel nauwer zijn gaan samenwerken met toeleveranciers. Wat je leest in het boek The Machine that changed the world is dat automakers onderdelen die door toeleveranciers gemaakt gaan worden, ook helemaal door die toeleveranciers laten ontwerpen.’

De auto-industrie, ‘waar 70 % van het werk al buiten de deur wordt gedaan’, is voor hem het grote voorbeeld hoe de engineeringprocessen van toeleveranciers kunnen worden geïntegreerd met de engineering van de producent zelf. ‘Maar in de vliegtuigbouw ligt dat vaak moeilijker in verband met de eindverantwoordelijkheid van de producent voor de luchtwaardigheid.’

In de auto-industrie is de doorlooptijd de laatste jaren dramatisch verkort. Volgens ir. Van Oranje had ook McDonnell Douglas ‘van verschillende adviesbureaus te horen gekregen dat zonder doorlooptijdverkorting weinig toekomst zou zijn. Toen ik daar kwam, was iedereen weliswaar goed doordrongen van het belang van doorlooptijdverkorting, maar hoe het gerealiseerd moest worden was volledig onbekend. De manier waarop het een beetje werd toegepast, was dat iedereen kreeg te horen dat er sneller moest worden gewerkt.’

Incognito

‘Ik kon terecht bij McDonnell Douglas doordat ik via mijn stagebegeleider bij Martinair in contact kwam met iemand van dat bedrijf die wel iets zag in een afstudeerproject. In eerste instantie ben ik ernaar toe gegaan om me bezig te houden met doorlooptijdverkorting in het algemeen. Uiteindelijk bleek dat de doorlooptijd van een heleboel processen niet hoefde te worden versneld, maar dat verkorting van de doorlooptijd van een beperkt aantal processen zou leiden tot beoogde verkorting van de totale doorlooptijd.’

‘Ik heb me gericht op de customization, het aanpassen aan specifieke klantenwensen van de MD-11. Daar zit in eerste instantie de produktspecificatiefase in waarin de klant al zijn wensen kenbaar maakt, dan het ontwerp van klantenwensen en de integratie daarvan in het vliegtuig. Kortom, het hele engineeringproces van de customization, dus niet van het totale ontwerpproces voor een nieuw vliegtuig, het basisontwerp; daar zijn ze op dit moment niet meer mee bezig. Dat is het punt: je bent enigszins beperkt door wat een bedrijf je op enig moment kan aanbieden. McDonnell Douglas wilde op dat moment de doorlooptijd van de customization verkorten, met name voor de relatief kleine veranderingen, dus niet een nieuwe versie, een extended range of iets dergelijks.’

‘Ik werkte op de afdeling Aircraft Systems & Interiors. Ik was daar incognito. Mijn begeleider wist natuurlijk wie ik was. Maar het kan die Amerikanen ook niet zo veel schelen, behalve dat ze het wel grappig vinden. Het zegt ze verder niet zo veel.’

‘Ik heb met diverse projecten meegelopen.’ Daarover schreef hij zijn afstudeerscriptie: Doorlooptijdverkorting van vliegtuigleverantie. Dat proces is afgebakend door het moment waarop een order zo goed als zeker is – de fabrikant geeft de constructieafdeling dan een authority to proceed, toestemming om aan de slag te gaan met het engineeren van specifieke klantenwensen in het basisontwerp en het moment waarop het vliegtuig volgens die wensen is gebouwd en wordt afgeleverd.

In het bijzonder keek Friso van Oranje naar het ontwerpproces voor het elektrische systeem, omdat juist dat systeem doorgaans per klant verschilt.

‘De bedrading is bijzonder klantspecifiek. Ze is zowel wat de lengte als de samenstelling van de bekabeling betreft afgestemd op de verschillende systemen die klanten willen hebben. Het elektrische systeem bestaat uit de bedrading van onder meer het avionica- en het videosysteem en hun voeding. Het ontwerpproces daarvan omvat bij McDonnell Douglas het maken van de schema’s, wiring diagrams, de integratie van de bedrading in de bestaande kabelbomen en het maken van tekeningen voor de installatie van componenten van het elektrische systeem en van sommige andere (sub)systemen. Weliswaar bestaan de meeste opties die klanten willen reeds, maar het grote verschil met andere leveranciers is dat men ongeveer alle combinaties van deze bestaande opties accepteert. Dat kan tot vrij grote aanpassingen van die opties leiden.’

Doorlooptijd

Het dilemma is dat korte leveringstijd een belangrijke concurrentiefactor is in de vliegtuigindustrie, terwijl McDonnell Douglas zich nu juist positioneert als ‘maatwerkbouwer’. Bouwen op maat neemt doorgaans meer tijd in beslag. Als maatwerk dus ten koste gaat van de doorlooptijd, moet de fabrikant kijken welke klantenwensen ten koste gaan van de doorlooptijd en of die wensen wel gehonoreerd kunnen worden.

‘In principe is het een concurrentievoordeel als je een aangepast vliegtuig kunt aanbieden. De vliegtuigmarkt is zoals dat heet een buyers market. Klanten hebben de neiging het tekenen van een order uit te stellen. Daardoor moeten producenten financieel risico lopen door alvast engineering-uren te spenderen aan klantenwensen voordat er een definitief contract is.’

McDonnell Douglas heeft gekozen voor het bouwen van customer optimized vliegtuigen boven de mogelijkheid om klanten te laten kiezen uit vaststaande configuraties, zogenoemde pre-engineered options. Ir. Van Oranje: ‘Als je customization efficiënt kunt doen, verdient het de voorkeur. McDonnell Douglas heeft ervoor gekozen en mijn opdracht was te kijken in hoeverre de customization, op de manier zoals het nu wordt uitgevoerd, is te handhaven bij een verkorte doorlooptijd.’

‘Het effect van de doorlooptijd van het elektrisch ontwerpproces op de totale doorlooptijd bleek minimaal te zijn. Mijn conclusie is dat de verkorting van de doorlooptijd van het elektrische systeem een totale doorlooptijd van twaalf maanden kan ondersteunen en dat je bij verdere verkorting van de levertermijn de zaken wezenlijk moet gaan aanpakken, bijvoorbeeld door modularisatie.’

‘De levertijd van leveranciers was een veel belangrijker factor. Ook de fouten die eerder waren gemaakt in het ontwerp van het elektrische systeem, bleken van grote invloed op de einddoorlooptijd in de samenbouw. Men hield er onvoldoende rekening mee dat die elektrische systemen ook ingebouwd moeten kunnen worden en dat leidt weer tot veranderingen in het ontwerp op het laatste moment, als het vliegtuig al in de samenbouw staat. Het gaat dan om draden die net een paar centimeter te kort blijken te zijn of te dik voor het gat waar ze doorheen moeten. Het is veelal een gebrek aan communicatie tussen verschillende ontwerpafdelingen.’

‘Communicatieproblemen, voorzover die er waren, zijn nu opgelost.’ Dat gebeurde door functionele afdelingen te vervangen door een product based team per vliegtuigsectie. Binnen Systems & Interiors telde de subafdeling Electrical Systems negen functionele afdelingen, waarvan sommige zich bezighielden met een specifiek systeem en andere met alle systemen in een bepaalde sectie van het vliegtuig. Dus die konden niet zomaar integreren. ‘Boeing is gaan kijken bij McDonnell Douglas, want het worstelde ten aanzien van het elektrische systeem met hetzelfde probleem.’

CAD/CAM

De CAD-systemen die McDonnell Douglas gebruikt, zijn relatief verouderd en in de samenbouw wordt vanwege de hoge kosten en lage produktievolumes weinig CAM toegepast. De CAD/CAM-systemen die toeleveranciers gebruiken, zijn over het algemeen niet gekoppeld aan die van McDonnell Douglas, hetgeen de efficiëntie niet ten goede komt. Er wordt dus nog niet vanuit één database ontworpen.

Ir. Van Oranje: ‘We hebben gekeken in hoeverre het ontwerpen van elektrische systemen geautomatiseerd zou kunnen worden. Dan loop je direct tegen het kostenprobleem aan. Het automatiseren van zulke complexe ontwerpprocessen is erg duur. Het proces herhaalt zich alleen als er een nieuwe klant is.’ In de auto-industrie en de elektronica-industrie, die beide grotendeels op CAD/CAM en ontwerpdatabases zijn overgeschakeld, is de produktlevenscyclus kort en herhaalt het ontwerpproces zich veel vaker. Verbeteringen in de maakbaarheid worden sneller terugverdiend omdat de produktievolumes veel groter zijn. Daarom is toepassing van CAD/CAM daar eerder rendabel dan in de vliegtuigindustrie, aldus ir. Van Oranje.

Een alternatief voor het ontwerpen vanuit een database is een strak geregisseerd ontwerpproces met design reviews waarin de voortgang in deelontwerpen herhaaldelijk wordt teruggekoppeld naar het totaalontwerp om te voorkomen dat ontwerpfouten zich pas openbaren in de bouwfase.

Ir. Friso van Oranje: ‘Het is gemakkelijk om dat allemaal voor te schrijven, maar het kost veel tijd om de mensen daarvoor geïnteresseerd te krijgen. Er zitten in een MD-11 150 tot 300 specifieke klantenwensen. Stel dat je voor elke specifieke klantenwens vijf design reviews instelt, dan heb je 1500 design reviews die allemaal een halve dag in beslag nemen. Al die mensen moeten vaak ook van heinde en verre naar een plek toe komen. Dat kost dus heel veel tijd en mankracht.’

Maakbaarheid

De mogelijkheden voor technologische vooruitgang in de vliegtuigbouw zijn volgens hem vooral te vinden in verbetering van de vliegtuigsystemen en dan met name in de maakbaarheid ervan: ‘Design for manufacturing and assembly is relatief nog onderontwikkeld in de vliegtuigbouw. Daar zijn aanzienlijke efficiëntieverbeteringen te halen. Kijk maar welke voordelen op dit terrein zijn gerealiseerd in de auto-industrie. Vanwege het lage produktievolume moeten verbeteringen van de maakbaarheid van het produkt leiden tot een betrekkelijk grote verlaging van het aantal manuren. Kleine verbeteringen zijn wel rendabel in de auto-industrie, met zijn grote produktievolumes, maar niet in de vliegtuigbouw.’

‘Als ik kijk naar de kwaliteit van de ontwerpen van elektrische systemen, is vooral verkorting mogelijk van de tijd die nodig is om ze in te bouwen en ze te testen. Je hebt het dan over produkttechnologie, die weliswaar niet de functionele kwaliteit van het produkt vergroot, maar wel de maakbaarheid ervan, zodat de kostprijs wordt verlaagd. Als je bijvoorbeeld de bekabeling test voordat ze wordt genstalleerd, in een vroeg stadium waarin het onderhanden werk nog relatief goedkoop is, dan scheelt dat een dag in de eindsamenbouw waar het kapitaalbeslag van het onderhanden werk het grootst is. Een dag renteverlies over een bijna voltooid vliegtuig van 100 miljoen dollar kost toch gauw ongeveer 40 000 dollar.’

Het probleem blijft echter hoe alle mogelijkheden voor verbetering te financieren. Momenteel zit de vliegtuigindustrie nog in een dal. Overal in de Wereld hebben vliegtuigbouwers de laatste tijd veel mensen moeten ontslaan. Toch, meent ingenieur Van Oranje, ‘zie ik mijn toekomst niet somber in. Ik heb me gericht op de produktiebesturing en de organisatie. Die kennis is ook goed toepasbaar in andere industrieën.’

(QUOTE BIJ PORTRET)

‘De mensen met wie ik werkte, vonden het in eerste instantie toch wel vreemd dat ik daar tussen liep. Maar na twee dagen was iedereen eraan gewend’

(Foto’s: ing. Willem Middelkoop, Amsterdam)

(BIJSCHRIFT)

Ir. Friso van Oranje, Prins der Nederlanden: ‘Design for manufacturing and assembly is relatief onderontwikkeld in de vliegtuigbouw. Daar zijn aanzienlijke efficiëntieverbeteringen te halen.’

(BIJSCHRIFT FC FOTO)

Prins Johan Friso tijdens zijn afstudeerproject bij McDonnell Douglas in Longbeach (Californië, VS). V.l.n.r.: Henning Andresen, customer engineer van McDonnell Douglas, ir. Friso van Oranje en Hans Siecker van Martinair, die in de VS de bouw van de MD-11 vliegtuigen voor Martinair begeleidt.

Artikelen

Vierde Europese Kaderprogramma een grabbelton vol tegenstrijdigheden (nr. 10, 1994)

29 mei 1994 Erwin Van den Brink

Is research always able to deliver innovation? Horizon 2020 focuses more than ever on turning scientific breakthroughs into innovative products and services – at least on paper. © EU/Europ. Parliament

(Streamer)

WEINIG INVLOED EUROPEES PARLEMENT OP TECHNOLOGIEBELEID + RUIM 26 MILJARD GULDEN VOOR VIERDE KADERPROGRAMMA

(Bovenkop)

Vierde kaderprogramma een grabbelton vol tegenstrijdigheden

(Kop)

Europees onderzoek: creatief met kurk

(Intro)

Positieve effecten zijn er wel, maar de Europese technologieprogramma’s worden vooral gekenmerkt door een veelheid aan willekeurige onderzoekdoelen. ‘Je moet een aantal strategische toepassingsgebieden definiëren. Op het gebied van de telecommunicatie bijvoorbeeld mobiele communicatie’, geeft dr.ir. N. Hazewindus van Philips als suggestie. – Erwin van den Brink –

Op 22 maart 1994 hebben de regeringen van de landen van de Europese Unie en het Europese parlement overeenstemming bereikt over het vierde zogenoemde ‘kaderprogramma’ waarin de komende vier jaar de subsidiëring (ruim 26,5 miljard gulden) is geregeld van technologisch onderzoek door de Europese Unie. Ook dit kaderprogramma is grotendeels gebaseerd op politieke prioriteitstelling in plaats van op wetenschappelijke relevantie. Zo is bijvoorbeeld geld gereserveerd voor een project naar verbetering van kurk omdat Portugal dreigde anders het kaderprogramma te treffen met een veto. En zo werd met een creatieve toepassing van kurk een morrende lidstaat binnenboord gehouden.

Zolang de lidstaten weigeren zeggenschap over de kwestie af te staan aan het Europese parlement, blijft het kaderprogramma waarschijnlijk een verzameling betrekkelijk willekeurige, door afzonderlijke lidstaten ingebrachte onderzoekdoelen. Op 9 juni 1994 kiezen wij een nieuw Europees parlement. Welk motief dr.ir. N. Hazewindus ook moge leiden bij het uitbrengen van zijn stem, het zal in elk geval niet het Europese technologiebeleid zijn, gezien de geringe invloed daarop van het parlement. Het is de Europese volksvertegenwoordiging zelfs niet gelukt medezeggenschap te krijgen over de uitvoering van het kaderprogramma.

Hazewindus kent het Europese technologiebeleid – voor zover het de informatie- en communicatietechnologie betreft – goed vanuit zijn functie bij Philips, waar hij verantwoordelijk is voor de coördinatie van produktontwikkeling. Philips doet vooral mee aan de onderzoekprojecten op het gebied van informatietechnologie. Het deelprogramma voor IT is met 4,15 miljard gulden het grootste binnen het kaderprogramma.

Voor verandering in het technologiebeleid hoef je niet te gaan stemmen – je moet er voor lobbyen bij je eigen regering en bij de Europese Commissie in Brussel, waaraan de regeringen van de Unie de uitvoering van het programma hebben gedelegeerd.

Samenwerken met concurrenten

De belangrijkste opbrengst van de drie voorgaande kaderprogramma’s is volgens Hazewindus niet zozeer de kennis die het heeft opgeleverd, maar eerder de grensoverschrijdende menselijke netwerken: de relaties tussen onderzoekers van bedrijven uit verschillende landen van de Unie. In het voetspoor van de onderzoekers hebben ook managers dank zij deelname van hun bedrijf aan een Europees onderzoekproject relaties aangeknoopt met collega’s bij concurrenten in andere EU-landen. Het wederzijdse vertrouwen dat daardoor is ontstaan vergemakkelijkt gezamenlijk opereren tegenover Amerikaanse en Japanse concurrenten op de wereldmarkt. Hazewindus: ‘Philips heeft een discussie gehad met SGS Thompson binnen het project voor onderzoek naar een nieuwe fijnere halfgeleider Jessi (Joint European Submicron Sillicon). Die heeft geleid tot een deal om samen een nieuwe generatie technologie te ontwikkelen voor geïntegreerde schakelingen in een laboratorium in Frankrijk.’

Hoewel het ontstaan van netwerken in eerste instantie slechts een neveneffect is van de Europese onderzoeksubsidiëring, vindt Hazewindus het toch wel erg navrant dat de Europese Commissie vervolgens een verdergaande, meer marktgeoriënteerde samenwerking niet wil ondersteunen.

Hazewindus: ‘Toen Esprit eenmaal goed liep, wilde de industrie kijken naar wat meer integrale, dichter bij de markt liggende projecten, Technology Integration Projects, kortweg TIP’s. Op een zeker moment werd Leon Brittan Europees commissaris voor mededinging. Hij was bang dat de commissie via Esprit bezig was met het subsidiëren van Europese kartels-in-wording.’ Een vrees die vooralsnog ongegrond is, omdat de deelnemende bedrijven hun samenwerking beperken tot terreinen die niet wezenlijk zijn voor hun voortbestaan of terreinen waarop zij niet elkaars concurrent zijn.

‘Het gemakkelijkst is natuurlijk verticale samenwerking; Philips als leverancier van componenten en Alcatel als gebruiker van die componenten. Als je toch besluit met concurrenten samen te gaan werken, gaat het vaak alleen goed als er een duidelijke scheiding is op het gebied waarop je samenwerkt en het gebied waarop je elkaars concurrent bent. Zo blijkt het betrekkelijk gemakkelijk te zijn samen te werken op het gebied van de produktietechnologie omdat dit niet weerspiegelt wat je in de markt doet. Samen produktietechnologie delen is gemakkelijker dan samenwerken in produkttechnologie, in bijvoorbeeld een ontwerp voor digitale audiobroadcasting of HDTV.’

Marktverkenning

Over het primaire doel, het verbeteren van de Europese concurrentiepositie door het voortbrengen van technologische kennis, koestert Hazewindus geen al te hoge verwachtingen. ‘Kijk, een deelprogramma zoals Esprit (European Strategic Programm for Research and development in Information Technology) redt de Europese industrie niet. Het helpt slechts bij het oplossen van een technologieprobleem.’

‘Maar in het hele wordingsproces van het ontstaan van idee tot aan marktrijp produkt, is technologie maar een beperkt deel van het traject.’ Daarom schreef de Commissie in het werkdocument voor het kaderprogramma dat waar de eerste drie programma’s ’technology push’ als uitgangspunt hadden (autonome technologie-ontwikkeling creërt zijn eigen afzetmarkt), het vierde programma geënt diende te zijn op behoeften vanuit de markt. ‘Maar het is natuurlijk zeer de vraag of je als Europese Unie in dat tweede deel van het traject, de marktverkenning, zinvol bezig kunt zijn.’

Het gaat er dan immers om je concurrenten met onderzoek te slim af te zijn en dat verdraagt zich niet met de politieke eis dat de Europese Unie alleen pre-competitieve en pre-normatieve programma’s subsidieert.

‘Bovendien is marktverkenning, kijken of de te verwachten onderzoekresultaten tot verkoopbare toepassingen zullen leiden, iets dat in eerste instantie de bedrijven behoren te doen. Die kennen hun klanten. Ik vind dat eigenlijk geen onderwerpen die geschikt zijn voor Europese technologieprogramma’s, tenminste zolang die een sterk top-down, door Brussel beïnvloed karakter hebben waarin bottom-up-initiatieven niet zo worden gewaardeerd.’

‘Toch zijn wij zeer tevreden over wat dank zij de afgelopen drie kaderprogamma’s tot stand is gekomen. Een aantal basistechnologieën heeft een hele stevige zet naar voren gekregen. Bijvoorbeeld die van de integrated circuits. Esprit en Jessi hebben daar duidelijke invloed op gehad.’

Voor Philips zelf geldt dat een onderzoekproject in de applicatiesfeer van grote invloed is geweest op het systeemconcept van de interactieve compact disc, cd-i. Daarnaast heeft Europees onderzoek een wezenlijke bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van lithografieapparatuur van ASM Litho, eigendom van Philips, die momenteel de beste ter Wereld is. Er zijn geen ‘grote produkten’ aan te geven die te danken zijn aan Europese onderzoekprojecten, maar in veel produkten is er wel wat van terug te vinden.

Tegenstrijdige doelen

Bedrijven blijken dus uitstekend in staat om zelf ‘Europese kennis’, die op zichzelf geen concurrentievoordeel verschaft omdat ze niet direct commercieel bruikbaar is, toe te passen bij het ontwikkelen van een verkoopbaar, concurrerend produkt.

De Europese Commissie hoeft bedrijven niet met de neus op de markt te drukken, dat doet de markt zelf wel, zoals Philips heeft ondervonden. Hazewindus: ‘Philips heeft weliswaar langdurig en consequent gewerkt aan een goede technologiebasis op het gebied van geïntegreerde circuits, maar in het verleden welicht met te veel de nadruk op de technologie en te weinig op de commerciële toepasbaarheid in produkten. Omdat we een sterke consumentensector hebben, zijn we traditioneel sterk in de IC’s voor de consumentenprodukten. Nu hebben we een succesvolle chip voor desktopvideo en een TV op één chip. Dit soort applicaties kan alleen het bedrijf ontwikkelen dat zijn markt kent. Zoiets komt niet uit Brussel, al worden ze mede mogelijk gemaakt door in Esprit en Jessi ontwikkelde technologie.’ Volgens Hazewindus leidt de flirt met het marktdenken in de Europese subsidieburelen alleen maar tot een amorfe waslijst van onderzoekthema’s.

‘De Commissie moet geweldig oppassen dat zij niet doorschiet naar de andere kant en als het ware de gebruikers gaat vragen: heren, wat had u gedacht. Als je gebruikers vraagt wat ze nodig hebben, krijg je twee soorten reacties. Of een zeer duidelijk omlijnd verzoek, dat meestal is ingegeven door kennis die al aanwezig is; dus dan is het onderzoekstadium al gepasseerd. Of een wens die juist heel vaag is omdat de gebruiker geen idee heeft van de mogelijkheden die technologisch onderzoek zou kunnen bieden.’

‘Het resultaat van die vaagheid is een lijst met doelstellingen die zeer lang is en waarvan veel doelstellingen ook met elkaar in strijd zijn.’ Inderdaad lijkt het kaderprogramma geschreven door iemand die onder een omvallende boekenkast is terechtgekomen: alles is even mooi, zinvol en belangrijk.

‘De voorwaarden voor informatie- en communicatietechnologieprogramma’s van de Europese Unie zoals die nu circuleren, stellen bijvoorbeeld dat programma’s zowel marktgericht als precompetitief moeten zijn. Dat ze zich moeten richten op de sterke kanten van de Europese industrie, maar ook dat ze zwakkere landen moeten helpen. Dat zijn tegengestelde doelen. Dat is de hoofdlijn van mijn kritiek op het vierde kaderprogramma. Ik denk toch dat een kans wordt gemist om een paar keuzen te maken. Daarbij bestaat de neiging te veel van de programma’s te eisen. Er wordt te veel al het heil van verwacht.’

‘Een discussie over de waarde, de prestaties van een technologie, kortom een technologische evaluatie, is nog enigszins hanteerbaar. Als je daarnaast ook nog een discussie moet gaan voeren over de inschatting van de commerciële toepasbaarheid van een technologie, is het eind zoek. De discussie wordt dan omvangrijker en navenant vager en ik denk dat dat de kwaliteit van onderzoekprogramma’s niet ten goede zal komen.’

Strategische toepassingsgebieden

Rijst de vraag hoe het dan wel moet.

‘Wat wij hebben gezegd, een beetje in navolging van de commissie van dr. W. Dekker in het evaluatierapport over het lopende kaderprogramma, komt er op neer dat je een aantal strategische toepassingsgebieden, application foci, moet definiëren. Bijvoorbeeld op het gebied van de consumentenelektronica het hele gebied van multimedia. Op het gebied van de telecommunicatie bijvoorbeeld mobiele communicatie.’ Er worden dan onderzoekprojecten geselecteerd die weliswaar op zichzelf staan, maar wel een kennisbijdrage leveren aan alle ‘application foci’. Hazewindus: Op zo’n manier ben je gericht bezig in een bepaalde markt, bijvoorbeeld bij de consumenten-elektronica een bepaald aspect, bijvoorbeeld multimedia, te versterken.’

‘Daarnaast is meer aandacht nodig voor twee basistechnologieën hardware – componenten – en softwaretechnologie. Bij bedieningsprogrammatuur is meer aandacht nodig voor verschijnselen zoals de mens-machinerelatie. Ik heb dat wel eens gammatechnologie genoemd: technologie die wordt gecombineerd met gedragswetenschap. Hoe een mens omgaat met zijn computer, daar komt een gemiddelde wiskundige niet op tijdens het schrijven van software. Het aspect van de gebruikersvriendelijkheid, daar zou bijvoorbeeld een antropoloog best nog eens zijn licht over kunnen laten schijnen. Door vergaandere toepassing van gammakennis wordt informatica toegankelijk voor veel grotere groepen mensen dan tot nu toe; dat is essentieel.’

Marktbehoefte als selectiecriterium voor onderzoeksubsidiëring is in zoverre verleidelijk dat het een objectief criterium is. Niemand bepaalt de markt. Die bepaalt zichzelf. De criteria zijn nu subjectief. Ze dienen vooral de hogere politieke evenwichtskunst: voor elke lidstaat wat wils.

Starre procedure

De vraag rijst of op het gebied van de technologie-ontwikkeling de oplossing niet kan worden toegepast die Europa in de ruimtevaart met succes heeft toegepast met het agentschap Esa. Esa-lidstaten zijn verplicht tot deelname aan een basisprogramma dat alleen zuiver wetenschappelijk onderzoek behelst en kunnen daarnaast naar keuze deelnemen aan toepassingsprojecten op gebieden zoals aardobservatie en telecommunicatie. De keuze van thema’s wordt niet alleen bepaald in het politieke gremium (de raad van Europese ministers onder wie nationale ruimtevaart resorteert), maar voor een groot deel ook in het wetenschappelijke gremium: de raad van bestuur van Esa zelf.

Hazewindus denkt dat die opzet weinig kans van slagen heeft voor het totale Europese technologische onderzoek. De politiek zal zich die invloed niet laten ontfutselen. Maar het idee is aanlokkelijk en hij heeft er wel een paar concrete opmerkingen over: ‘Het zou klein moeten zijn, met medewerkers van hoge kwaliteit en een roulerende staf. Want wat je ziet is dat de mensen bij de Europese Commissie die de onderzoekthema’s in het kaderprogramma beschrijven, ook een bepaalde thematische kennis hebben opgebouwd. Daardoor krijgen zij een zekere starheid. Het is moeilijk nieuwe onderwerpen naar binnen te kruien, zoals dat thema van de toepassing van gedragswetenschappen op de relatie tussen mens en computer. Daar is dan niemand die zich daar echt mee bezig houdt.’

Een autonoom agentschap kan ook gemakkelijker inspelen op nieuw opkomende thema’s. Behalve starheid is ook traagheid een kenmerk van de huidige procedure voor het maken van een kaderprogramma.

‘Er is een discrepantie met de snelheid van technologische ontwikkelingen die de procedure haast onwerkbaar maakt. We hebben al in de herfst van 1991 met de Europese Commisie gesproken over het werkplan, terwijl het kaderprogramma pas in 1995 daadwerkelijk begint te werken. Een beleidsnota van de commissie over multimedia en informatietechnologie, het recent verschenen witboek, blijkt heel moeilijk nog in te brengen in het ontwerpkaderprogramma. Er wordt wat dat betreft te veel afgegeven op de commissie. Het is meer dat een nieuwe inbreng op het laatste moment het moeizaam bereikte politieke evenwicht weer verstoort.’

Informatie over het Vierde Kaderprogramma is te krijgen bij EG-Liaison, een adviescentrum dat de deelname bevordert aan Europese technologieprogramma’s. Adres: Grote Marktstraat 43. Postbus 13766, 2501 ET Den Haag, tel. (070) 346 72 00, fax (070) 356 28 11.

(QUOTE BIJ PORTRETFOTO)

‘Een programma zoals Esprit redt de Europese industrie niet. Het helpt slechts bij het oplossen van een technologieprobleem’, dr.ir. N. Hazewindus

(Foto: Bas Bakermans, Veldhoven)

(QUOTE)

‘Toch zijn wij zeer tevreden over wat dank zij de afgelopen drie kaderprogamma’s tot stand is gekomen. Een aantal basistechnologieën heeft een hele stevige zet naar voren gekregen’

(BIJSCHRIFTEN)

(BIJ FOTO 1)

Chipproduktie bij Philips, dat vooral meedoet aan de Europese onderzoekprojecten op het gebied van informatietechnologie.

(Foto’s: Philips, Eindhoven)

(BIJ FOTO 2)

Een Europees onderzoekproject in de applicatiesfeer is van grote invloed geweest op het systeemconcept van de interactieve compact disc van Philips.

Artikelen

Nemo (Impuls) 1994, nr. 9, 24 mei

24 mei 1994 Erwin Van den Brink

(Streamer)
OPVOLGER VAN TECHNOLOGIEMUSEUM NINT + PLAN KOST 80 MILJOENGULDEN

(Bovenkop)
Bouw van Nationaal Centrum voor Wetenschap en Technologie
(Kop)
Impuls voor de vooruitgang

(Intro)
Amsterdam krijgt er een zeer opvallend gebouw bij. HetNationaal Centrum voor Wetenschap en Technologie ‘Impuls’wordt bovenop de inrit van de IJtunnel gebouwd. Begin 1996 wordt ‘het modernste centrum in Europa op het gebied van technologievoorlichting’ geopend. © Erwin van den Brink ©

Een persconferentie in Amsterdam waar een ambitieusbouwproject wordt gepresenteerd is natuurlijk niet compleetals er niet ten minste een protesterende bewoner zijn opwachting maakt om zijn mond open te doen. Het ontwerp van de Italiaanse architect Renzo Piano voor een Nationaal Centrum voor Wetenschap en Technologie is ‘een monster in een vissenkom’ volgens een woonbootbewoner die zijn kat altijd uitliet bij de ingang van de IJtunnel ‘voordat hij overleed’.
Het moet gezegd: er is ook wel lef voor nodig om een prestigieus gebouw neer te zetten bovenop zo’n desolate plek zoals de inrit van de IJtunnel aan het Oosterdok in Amsterdam, waar nu alleen maar de hele dag auto’s in en uit razen. Maar de wanklank bleek toch niet meer dan lokale folklore.
Grote vraagstukken behoeven pretentieuze antwoorden. Nederland kampt met een groot probleem. Op het moment dat de Wereld eentechnologische impuls meemaakt, lijkt Nederland zich van de Wereld af te keren. We hebben te weinig betastudenten en ‘er is in alle bedrijfstakken een achterstand in innovatie’, aldus de minister van Economische Zaken Andriessen, wiens ministerie een van de sponsors van het project is.
Dat project behelst de bouw van ‘het modernste centrum in Europa op het gebied van technologievoorlichting’, aldus dr.W. van Gelder, secretaris technologiebeleid bij het VNO. Het antwoord is pretentieus. Een gebouw dat als de boeg van eentriomfantelijke oceaanstomer van wal steekt, het Oosterdok in. Met sierlijke, gekromde lijnen in het horizontale en het verticale vlak.

‘Ik doe en ik begrijp’

Tijdens de presentatie in de Beurs van Berlage werd het ontwerp van ‘Impuls’ toegelicht door de Italiaanse architect Renzo Piano, die ook Centre Pompidou in Parijs en Potzdamer Platz in Berlijn ontwierp. Het dak van het gebouw (het dek vande oceaanstomer) heeft een helling in noordelijke richting van 8 tot 9 graden waardoor het een trappenplein wordt, een ‘piazza’, met zicht op het zuiden, op de stad. Het openbare plein aan het water helt van 14 meter boven het maaiveld aan landzijde tot 32 meter boven het maaiveld. Het hellende plein zal bereikbaar zijn via een hellingbaan die parallel aan de toegangsweg tot de IJtunnel komt te lopen.‘

Het Nationaal Centrum voor Wetenschap en Technologie ‘Impuls’ zet de traditie voort van het in 1923 door Herman Heijenbrock opgerichte ‘Museum van den arbeid’ en wordt de directe opvolger van de initiatiefnemer, het Amsterdamse Technologiemuseum NINT. Vanaf het midden van de jaren tachtigis aan het plan gewerkt.
Het plan kost in totaal 80 miljoen gulden; het gebouw zelf (compleet ingericht, turn key) 69,5 miljoen. Behalve door het Rijk, de provincie Noord-Holland en de gemeente Amsterdam wordt het project gefinancierd door de Samenwerkende Elektriciteitsproduktiebedrijven (Sep), het overlegorgaan Produktie Sector (OPS), EnergieNed, Kema, Shell, IBM, ABN Amro, de Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie, Philipsen Norgren Martonair.
Het Centraal Bestuur voor de Arbeidsvoorziening (CBA) fourneerde 5 miljoen gulden. Het centrum krijgt namelijk ook de functie om jongeren voor te lichten over technische beroepen. ‘Kiezen voor techniek is kiezen voor werk’, meent EZ. Andriessen: ‘Het gaat om de jeugd, de zeer jonge jeugd.’De bewindsman citeerde een Engels motto: ‘Ik luister en ik vergeet. Ik zie en ik onthoud. Ik doe en ik begrijp het.’ Dejeugd kan straks in ‘Impuls’ dus vooral veel dingen echt doen, aan den lijve ondervinden.

Ontdekkingsrui
De bouw start eind 1994. De opening zal begin 1996 zijn. Er worden 600.000 tot 800.000 bezoekers per jaar verwacht.’Impuls’ krijgt 12.000 vierkantem meter vloeroppervlakte. Daarvan is 4300 m. bestemd voor het Exploratorium, zeg maar de ‘ontdekkingsruimte’ waarin wij naar hartelust via practica de wereld der natuur kunnen verifieren in onze eigen beleving (‘Ik doe en ik begrijp’). Verder zijn er een filmtheater, een theater voor wetenschapshows, congresfaciliteiten, een informatiecentrum voor beroepen en opleidingen. In het exploratorium kan de bezoeker zich orienteren op vijf hoofdthema’s: mensheid, technologie, energie, communicatie en fenomenen. Er komt zelfs een apart exploratorium voor kinderen van vier tot acht jaar (‘De zeer jonge jeugd’).
Er is ooit eens uitgerekend dat als wij alle techniek zouden verbannen, onze Aarde slechts tien miljoen mensen in leven zou kunnen houden. We zijn nu met vijf miljard mensen. Dat zegt iets over het belang van techniek. Doordat de Aarde, en Nederland in het bijzonder, door al die techniek zo dichtbevolkt is, staan er altijd en overal mensen op die een gebouw een monster in een vissenkom noemen. Zonder techniek zou dat gebouw er niet zijn, maar ook die mensen niet.

(BIJSCHRIFTEN)
Maquette van het Nationaal Centrum voor Wetenschap enTechnologie ‘Impuls’, dat wordt gebouwd bovenop de inrit vande IJtunnel in Amsterdam.

Vooraanzicht van ‘Impuls’; het dak van het gebouw (het dek van de oceaanstomer) heeft een helling in noordelijke richting van
8 tot 9 graden waardoor het een trappenplein wordt, een’piazza’.

Artikelen

Ingenieurs geven les op school (1994, nummer 7)

28 april 1994 Erwin Van den Brink

http://www.kmeov.nl/woensdag-22-maart-dag-van-de-ingenieur/ — Op woensdag 20 maart 2013 organiseerde het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs KIVI NIRIA en Branchevereniging NLingenieurs samen met De Ingenieur en Technisch Weekblad voor de 5e keer de Dag van de Ingenieur. Op deze dag wordt de Ingenieur van het Jaar bekendgemaakt. Ook ontvangt de meest ingenieuze en vindingrijke ingenieursoplossing De Vernufteling.
Met de verkiezing van de Ingenieur van het Jaar wordt zichtbaar gemaakt welke meerwaarde ingenieurs hebben voor de maatschappij. De ingenieur die deze meerwaarde het beste laat zien, mag met de titel Ingenieur van het Jaar een jaar lang ambassadeur van de techniek zijn.
Op de basisscholen werden gastlessen verzorgd. De belangstelling hiervoor was erg groot, maar ook de KMS was hiervoor geselecteerd. Op deze woensdag werd er een gastles gegeven aan de plusgroep over civiele techniek. Onze gastspreker deze ochtend was Peter Galavazi.Peter is een trainee bij Jelmer, de civiele toekomst. Hij gaf een online presentatie . Deze gastles werd ook mogelijk gemaakt door Jelmer, de civiele toekomst.

1994, 7

(Streamer)

TECHNIEK VOOR KINDEREN + PROEFPROJECT VAN KIVI EN NIRIA + INGENIEURS ALS GASTDOCENT

(Bovenkop)

Ingenieurs geven les op school

(Kop)

Hoe verder na het slopen van een wekker?

(Intro)

Hoe breng je kinderen tot een keuze voor een technische studie? KIvI en NIRIA confronteren de kinderen met echte ingenieurs voor de klas. Als gastdocent gaf ing. Marco van Helden uitleg over de werking van een elektriciteitscentrale aan 13-jarigen.

– Erwin van den Brink –

Op woensdag 20 maart 2013 organiseerde het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs KIVI NIRIA en Branchevereniging NLingenieurs samen met De Ingenieur en Technisch Weekblad voor de 5e keer de Dag van de Ingenieur. Op deze dag wordt de Ingenieur van het Jaar bekendgemaakt. Ook ontvangt de meest ingenieuze en vindingrijke ingenieursoplossing De Vernufteling. Met de verkiezing van de Ingenieur van het Jaar wordt zichtbaar gemaakt welke meerwaarde ingenieurs hebben voor de maatschappij. De ingenieur die deze meerwaarde het beste laat zien, mag met de titel Ingenieur van het Jaar een jaar lang ambassadeur van de techniek zijn. Op de basisscholen werden gastlessen verzorgd. De belangstelling hiervoor was erg groot, maar ook de KMS was hiervoor geselecteerd. Op deze woensdag werd er een gastles gegeven aan de plusgroep over civiele techniek. Onze gastspreker deze ochtend was Peter Galavazi.Peter is een trainee bij Jelmer, de civiele toekomst. Hij gaf een online presentatie . Deze gastles werd ook mogelijk gemaakt door Jelmer, de civiele toekomst. — Op woensdag 20 maart 2013 organiseerde het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs KIVI NIRIA en Branchevereniging NLingenieurs samen met De Ingenieur en Technisch Weekblad voor de 5e keer de Dag van de Ingenieur. Op deze dag wordt de Ingenieur van het Jaar bekendgemaakt. Ook ontvangt de meest ingenieuze en vindingrijke ingenieursoplossing De Vernufteling.
Met de verkiezing van de Ingenieur van het Jaar wordt zichtbaar gemaakt welke meerwaarde ingenieurs hebben voor de maatschappij. De ingenieur die deze meerwaarde het beste laat zien, mag met de titel Ingenieur van het Jaar een jaar lang ambassadeur van de techniek zijn.
Op de basisscholen werden gastlessen verzorgd. De belangstelling hiervoor was erg groot, maar ook de KMS was hiervoor geselecteerd. Op deze woensdag werd er een gastles gegeven aan de plusgroep over civiele techniek. Onze gastspreker deze ochtend was Peter Galavazi.Peter is een trainee bij Jelmer, de civiele toekomst. Hij gaf een online presentatie . Deze gastles werd ook mogelijk gemaakt door Jelmer, de civiele toekomst.

Wie in de techniek werkt, heeft, evenals ing. Marco van Helden, doorgaans als kind wel eens een wekker uit elkaar gehaald. Maar niet ieder kind dat een wekker sloopt kiest later een technisch beroep. Ondanks de vele gedemonteerde wekkers en radio’s in Nederlandse kinderkamers, lijden de technische beroepen aan een chronisch gebrek aan belangstelling.

Terugkijkend op zijn jeugd probeert Van Helden te reconstrueren hoe hijzelf als kind is beïnvloed in zijn beroepskeuze. Of: hoe ga je verder na het slopen van een wekker? Hoe vorm je prille belangstelling voor techniek om tot beroepsmatige interesse, vraagt hij zich af.

Eén manier is om echte ingenieurs voor de klas te zetten. Van Helden is een ingenieur die bij wijze van proef gastlessen heeft gegeven aan klassen in de basisvorming van het voortgezet onderwijs. De proef, opgezet door het KIvI en NIRIA, is bedoeld om het heersende beeld van techniek (saai, ouderwets, abstract en moeilijk) bij leerlingen in het voortgezet onderwijs te doorbreken. In januari gaf Van Helden, ingenieur bij energieproducent Epon in Zwolle, les aan twee klassen van de Maarten van Rossem-scholengemeenschap in Arnhem: een ivbo-klas (ivbo staat voor ‘individueel voorbereidend beroepsonderwijs’) en een mavo-klas. De lessen werden afgesloten met een bezoek aan een elektriciteitscentrale van Epon.

Jong en spannend

Hoewel ingenieurs nu als gastdocent een officiële toegang kunnen krijgen in het algemeen vormend onderwijs, sinds vorig jaar het vak techniek verplicht werd geïntroduceerd, is dat niet genoeg. Techniekdocenten moeten meer appelleren aan het zingevingsmotief bij leerlingen die voor hun beroepskeuze staan, vindt Van Helden.

‘Waarom kiest iemand voor een verzorgend beroep in plaats van een technisch beroep? Omdat het een ideaal is, een roeping.’ Waarom kan techniek geen roeping zijn, peinst hij. Zorg voor techniek is, zij het vaak indirect, toch ook zorg voor mensen. Techniek is nodig om honger en ziekte te bestrijden, om het milieu te beschermen. Techniek is ook een dagelijkse behoefte van alle mensen. ‘Maar techniek heeft een imagoprobleem’, zegt Van Helden. ‘Het staat te boek als saai en ouderwets. Het nieuwe vak techniek biedt een mooi aanknopingspunt om dat beeld te veranderen in: techniek is jong en spannend.’

Misschien is techniek te vanzelfsprekend geworden. ‘Draai in een klaslokaal waar behalve de verlichting nog wat zaken aanstaan zoals een overheadprojector en een ventilator, eens de hoofdschakelaar uit. Dan zie je hoe belangrijk en onmisbaar zoiets gewoons als elektriciteit is.’

Dat kan Mery Marijt (13 jaar, mavo) inmiddels beamen, blijkens het werkstuk dat zij maakte naar aanleiding van de lessen die Van Helden gaf. ‘Ik heb geleerd dat je heel zuinig moet zijn met elektriciteit’, schrijft ze, ‘want als elektriciteit stopt, dan zullen er rampen gebeuren. Bijvoorbeeld: geen telefonisch contact, de fabrieken kunnen geen middelen meer produceren, de lichten gaan uit, de boten kunnen niet verder varen want de bruggen kunnen niet meer open, enzovoorts.’

Confrontatie met techniek

Er is wel degelijk een lijn te trekken van technisch spelen en spelenderwijs ontdekken naar technisch werken. ‘Techniek gaat over hele basale dingen’, zegt Van Helden. Hij tekent een schema van elektriciteitsopwekking: een fluitketel die stoom maakt, die een windvaan laat draaien die aan een fietsdynamo is gekoppeld. ‘Iedere jongen of meisje kan dat thuis maken. Maar in principe werkt elektriciteitsopwekking in het groot ook zo. Alleen hangen er dan allemaal ingewikkelde systemen omheen om het proces van stroomopwekking te vervolmaken. Maar iedereen kan begrijpen wat er gebeurt in zo’n grote centrale.’

Toch doet de confrontatie met techniek bij sommige kinderen als snel de drang ontwaken om de essentie van het onderwerp te kennen in al zijn abstractie: ‘Elektriciteit is een van de fundamentele krachten die alle materie samenhoudt’, schrijft Bas van de Berg (13 jaar, mavo) in zijn werkstuk over het bezoek aan een energiecentrale van Epon. Maar dat gevoel krijg je dan ook wel als je de gigantische turbines en generatoren hoort draaien. ‘Eerst dacht ik, er is helemaal niks aan. Maar toen ik er mee begon, vond ik het leuk. Ik heb er vrij veel van geleerd’, besluit Bas.

Voor Van Helden zélf was techniek zijn eerste keuze. ‘Natuurkunde vond ik op school altijd machtig interessant.’ Na de lagere school ging hij eerst naar de mavo, toen toch de MTS en vervolgens naar de HTS op de Rijkshogeschool Groningen waar hij Algemene Operationele Technologie studeerde. Nu hij als ingenieur werkt bij de Elektriciteits Produktiemaatschappij Oost- en Noord-Nederland (Epon) is hij eigenlijk nog steeds in de leer. Van Helden zit in de interne opleidingspool, het zogenoemde management-developmentprogramma. Eigenlijk gaat hij dus nog steeds elke dag een beetje naar ‘school’. ‘Toen Epon iemand uit de opleidingspool wilde aanwijzen om op een middelbare school een aantal lessen in het nieuwe vak techniek te geven, stond voor mij vast dat ik dat zou moeten gaan doen.’

Excursie of uitstapje

Het balletje werd aan het rollen gebracht tijdens een symposium dat de TU Eindhoven op 21 oktober 1992 hield, in samenwerking met de Stichting Maatschappij en Onderneming, onder het motto ‘Beroepsperspectieven voor technici’. Tijdens die bijeenkomst vroeg de voorzitter van de Adviesraad voor Wetenschap en Techniek, dr. P. Kramer, aan KIvI-president Van Engelshoven en NIRIA-voorzitter De Steur of zij leden bereid konden vinden gastlessen te geven op scholen voor voortgezet onderwijs. Een projectgroep onder leiding van NIRIA-directeur Van Helvert, met mensen van KIvI, NIRIA, het VNO, de FME en de Vereniging voor Docenten Techniek (VeDoTech) bereidde twee proefprojecten voor, één in de regio Arnhem en één in de regio Eindhoven.

Het project in de regio Eindhoven gaat binnenkort van start op een school in Nuenen en een school in Woensel. Er zullen drie bedrijven aan meewerken: Brabantia (huishoudelijke artikelen), Greenland (landbouwwerktuigen) en Bova (autobussen).

Toch zijn niet alle leerlingen rijp voor de boodschap dat er toekomst zit in techniek. Van Helden: ‘Een van de bevindingen van het project is dat de excursie naar een elektriciteitscentrale van de Epon niet besteed is geweest aan de ivbo-klas. Die leerlingen zagen het teveel als een uitstapje. De mavoleerlingen daarentegen vroegen ons het hemd van het lijf. Voor het project is dat een hele goede constatering.’

(QUOTES)

‘Als elektriciteit stopt, dan zullen er rampen gebeuren’, Mery Marijt (13)

‘Elektriciteit is een van de fundamentele krachten die alle materie samenhoudt’, Bas van de Berg (13)

(FOTOBIJSCHRIFTEN)

Ing. Marco van Helden: ‘Iedereen kan begrijpen wat er gebeurt in zo’n grote elektriciteitscentrale.’

(Foto: Jan Drost, Zwolle)

De lessen werden afgesloten met een bezoek aan een elektriciteitscentrale van Epon.

(Foto: Thea van den Heuvel, Nijmegen)

Technologie & Opinie