Energietransities in het historische energieverbruik

Historisch energieverbruik en welvaart tot en met de 20^e eeuw

Energietransities en welvaart

Het blad Wat is energie geeft een beeld van het energieverbruik in de oudheid en de verschillende vormen van energie die werden gebruikt; spierkracht, vuur, wind- en watermolens. Een energietransitie houdt in dat de vorm van energie, die wordt gebruikt, verandert in de loop van de tijd. De ene energievorm wordt daarbij vervangen door een andere. Ook in de oudheid hadden energietransities plaats. Door het gebruik van de spierkracht van paarden, in plaats van mensen of ossen, nam de opbrengst van de landbouw aanzienlijk toe. Aan het begin van deze eeuw was er een energietransitie, er kwamen andere vormen van energie op, die mechanische energie leverden, wind- en watermolens; deze vervingen spierkracht. Deze pagina beschrijft de energietransities in het energieverbruik, vanaf de oudheid tot heden, en de economische groei die daarmee gepaard ging. Daardoor nam de welvaart van de mensheid aanzienlijk toe.

Energieverbruik en welvaart tot de 18^e eeuw

Tot het begin van onze jaartelling werden voornamelijk spierkracht en vuur gebruikt als energiebronnen. Vanaf het begin van onze jaartelling kwamen andere energievormen in gebruik; wind- en waterkracht. De energie van wind en water wordt via wind- en watermolens omgezet in mechanische energie. Dit was het begin van een energietransitie, deze molens vervingen vooral spierkracht. De mens kan een vermogen van ongeveer 100 tot 200 Watt leveren, wind- en watermolens hebben vermogens van in de duizenden watt en kunnen daardoor meer arbeid verrichten dan een mens. In het begin van onze jaartelling bijvoorbeeld, verrichtten watermolens arbeid die gelijkwaardig was aan het werk van 40 slaven (ongeveer 4 kW).

De mechanische energie van water- en windmolens werd voor allerlei doeleinden ingezet, vooral voor de energievoorziening van industriële processen. Molens werden bijvoorbeeld gebruikt voor het malen van graan tot meel, het zagen van hout, het produceren van olie uit zaden, het wassen van kleding en het maken van papier en textiel. Dit was een eerste stap op weg naar de huidige industrialisatie. Tot ver in de 19^e eeuw was molenkracht voor veel industriële processen onmisbaar als mechanische energiebron. Het vermogen van deze watermolens was ongeveer 7 tot 11 kW. In de Middeleeuwen waren er in Europa vele duizenden watermolens in bedrijf; over heel Nederland waren dat er in die tijd rond de 550. De meeste watermolens in Nederland stonden rond de Veluwe en in Limburg. Eind 19^e eeuw telde Nederland ook meer dan 9000 windmolens. Het vermogen van de windmolen was ook ongeveer 7 tot 11 kW, vergelijkbaar met een watermolen. De Gouden Eeuw, waarin Nederland een sterke economische groei heeft kunnen verwezenlijken, was mogelijk dankzij de bijdrage van windmolens aan de economie. Behalve voor industriële toepassingen werden in Nederland windmolens ook gebruikt om polders droog te malen en het waterniveau in polders op een bepaald peil te handhaven. Met de water- en windmolens steeg de productiecapaciteit. Dit leidde tot economische groei, meer welvaart en een hogere levensstandaard.

Energieverbruik en welvaart in de 18^e en 19^e eeuw

Zowel water- als windmolens hadden twee grote nadelen: de beperkte capaciteit en de beperkte beschikbaarheid. De molens konden gebouwd worden met een vermogen tot ongeveer 11 kW. De molens konden geen energie leveren in perioden van droogte en bij windstil weer. Deze nadelen beperkten de economische groei. Voor een verdere verhoging van de welvaart was een volgende energietransitie nodig, met een nieuwe technologie. Die kwam in de 18^e eeuw in de vorm van de stoommachine. Dat was een revolutie in het energieverbruik. De stoommachine was de eerste machine waarmee warmte (thermische energie), kon worden omgezet in beweging (mechanische energie). De thermische energie werd verkregen uit chemische energie, door steenkool te verbranden. Met de introductie van de stoommachine kwam een nieuwe aandrijving, met een groter vermogen, ter beschikking. De stoommachine was niet afhankelijk van weersomstandigheden en was altijd beschikbaar zolang de machine gevoed werd met steenkool.

De stoommachine werd in eerste instantie gebruikt om overtollig water uit steenkolenmijnen te pompen. Steenkool was ook de brandstof voor de stoommachine. De machine werd daarna ook ingezet in de industrie voor de mechanisering van processen, dit betekende een energietransitie van spier-, wind- en waterkracht naar steenkool. Rond het midden van de 19^e eeuw werden stoommachines gebouwd met vermogens die drie maal groter waren dan van water- of windmolens, aan het eind van de 19^e eeuw was dat inmiddels gestegen naar dertig, ofwel naar vermogens van rond de 300 kW. Door de stoommachine werd de economische ontwikkeling aanzienlijk versneld, met een sterke welvaartsgroei tot gevolg.

De stoommachine had in de 19^e eeuw ook grote invloed op het transport; de stoommachine maakte stoomlocomotieven en stoomschepen mogelijk. In de industrie fungeerde de stoommachine als vervanging van wind- en watermolens, in de transportsector over zee verving een stoomschip het zeilschip. Het eerste stoomschip kwam in 1816 in Nederland aan. Voor transport over land leidde de stoommachine echter tot een nieuwe activiteit; transport per spoor met treinen getrokken door stoomlocomotieven. In 1839 reed de eerste stoomtrein tussen Amsterdam en Haarlem. Door spoorwegen konden industrieën nieuwe afzetgebieden vinden op grotere afstand van de fabrieken. Daardoor groeide de grootte van de fabrieken. Voor middelgrote en kleine ondernemers en voor de landbouw was de stoommachine echter minder geschikt omdat hij te groot en te zwaar was.

De productiecapaciteit nam sterk toe door de stoommachine, evenals de welvaart. Dit was een energietransitie van hernieuwbare energie (spierkracht, waterkracht en windenergie) naar fossiele brandstoffen. Met stoommachines werden eind 19^e eeuw ook elektrische generatoren aangedreven waarmee mechanische energie werd omgezet in elektriciteit. Omdat elektrische energie in allerlei andere energievormen kan worden omgezet is het een belangrijke vorm van energie in de moderne wereld. De stoommachine gaf daarmee nog een belangrijke impuls aan de economische groei en de welvaart in de westerse wereld. Door het gebruik van stoommachines nam het verbruik van steenkool sterk toe en werd het belangrijkste energiebron aan het begin van de 20^e eeuw.

Energieverbruik en welvaart vanaf de 20^e eeuw

Een volgende stap werd gezet met de opkomst van de elektromotor en de verbrandingsmotor. Beide waren ook geschikt voor middelgrote en kleine ondernemers. Met de introductie van de verbrandingsmotor, die een groot vermogen kon leveren bij een licht gewicht, kon ook in de landbouw spierkracht vervangen worden door machines. De verbrandingsmotor leidde tot mechanisering van de landbouw. Zowel de elektromotor en de verbrandingsmotor gaven een volgende impuls aan de economische groei en de welvaart. Het energieverbruik groeide door het gebruik van stoommachines en verbrandingsmotoren. Met de verbrandingsmotor kwam een volgende energievorm op, aardolie.

Historisch energieverbruik in Nederland van 1800 tot heden

In Nederland werden in de 19^e steenkool ingezet voor stoommachines in de industrie en voor transport, in plaats van spier-, wind- en waterkracht. Daardoor steeg het steenkoolverbruik ten koste van hernieuwbare energie. De opkomst van de stoommachine leidde tot een energietransitie; turf, hout, spierkracht, wind- en waterkracht werden vervangen door fossiele energie in de vorm van steenkool. Onderstaande figuur geeft het totale jaarlijkse primaire energieverbruik in Nederland over de laatste twee eeuwen. In dit historische energieverbruik zijn verschillende energietransities te onderkennen [CBS Tijdlijn energie].

In de bovenstaande figuur is te zien dat het primaire energieverbruik, vooral vanaf 1950, sterk is toegenomen. De toename is het gevolg van de toenemende bevolking, de gestegen industriële productie en de toegenomen welvaart. De stijging werd vanaf 1970 onderbroken door de eerste (1974) en tweede (1979) oliecrisis. Vanaf medio jaren tachtig neemt het energieverbruik echter weer toe, maar minder snel dan tussen de jaren zestig en zeventig. De figuur geeft ook aan dat de toename van het energieverbruik vooral wordt veroorzaakt door een toename van het aardolieverbruik (verkeer en vervoer) en het aardgasverbruik (verwarmen bij industrie en huishoudens). Na 2010 neemt het energieverbruik af. Deze afname is het gevolg van maatregelen om het energieverbruik en de daar bijhorende emissie van broeikasgassen te beperken. In de figuur is ook te zien dat het aandeel hernieuwbare energie de laatste jaren begint toe te nemen. In 2024 was het aandeel van de in Nederland opgewekte of gebruikte hernieuwbare energie 16% van het binnenlandse primaire energieverbruik [CBS Statline], [CBS Tijdlijn energie].

Een beter beeld wordt verkregen als het jaarlijkse energieverbruik per hoofd van de bevolking in een grafiek wordt weergegeven, zie onderstaande figuur.

Ook in deze figuur is te zien dat het primaire energieverbruik, per hoofd van de bevolking, vanaf 1950, sterk is toegenomen als gevolg van de gestegen industriële productie en de toegenomen welvaart. Het energieverbruik per hoofd van de bevolking steeg in die periode van 60 naar 200 GJ per jaar. Door de gestegen welvaart konden er meer apparaten worden aangeschaft die het leven veraangenamen. Daardoor werd er meer energie verbruikt; onder andere door het gebruik van; auto's, centrale verwarmingen, wasmachines, vaatwassers, koelkasten, diepvriezers, radio's, televisies en computers. Door de maatregelen om de broeikasgassen te verminderen daalde het energieverbruik vanaf het begin van deze eeuw van 200 GJ tot 147 GJ per hoofd in 2024.

Het totale jaarlijkse primaire energieverbruik in Nederland lag in het jaar 2024 op 147 GJ per hoofd van de bevolking, dat is 402 MJ/hoofd/dag. De onderstaande tabel geeft aan wat dat betekent voor het verbruik, per dag en per hoofd van de bevolking, van drie verschillende energiebronnen; aardgas, elektriciteit en benzine.

Het gemiddelde jaarlijkse verbruik per hoofd van de wereldbevolking lag in 2024 op 78 GJ. In Nederland (147 GJ/hoofd) verbruiken we dus iets minder dan twee maal zo veel energie als de gemiddelde aardbewoner. Een verbruik van 78 GJ per jaar komt overeen met het energieverbruik van een Nederlander aan het einde van de vijftiger jaren, op het punt dat het energieverbruik drastisch begon toe te nemen als gevolg van de toenemende welvaart. Te verwachten valt dat in landen, waar de welvaart ook toeneemt, het energieverbruik eveneens met een ongeveer een factor twee zal toenemen.

Energietransities in Nederland van 1800 tot heden

Energietransities in de laatste twee eeuwen

Een beter beeld van de energietransities in de afgelopen twee eeuwen wordt gegeven in de volgende figuur. Hierin is uitgezet het procentuele aandeel van iedere energiebron in het totale primaire energieverbruik in Nederland in de afgelopen twee eeuwen [CBS Tijdlijn energie].

Het tijdperk van hernieuwbare energie

Aan het begin van de 19^e eeuw was hernieuwbare energie de belangrijkste energiebron. Dit was energie die opgewekt werd door spierkracht, wind- en watermolens. Spierkracht werd gebruikt voor transport (paard en wagen) en in de landbouw. Wind- en watermolens werden in industriële processen gebruikt. Ongeveer de helft (49%) van het energieverbruik kwam uit deze hernieuwbare bronnen. De andere helft van de energie werd gebruikt in de vorm van fossiele energie; turf (37%) en steenkool (14%). Deze energievormen werden voornamelijk gebruikt voor verwarming van gebouwen. Turf is gedroogd veen dat afgestoken is uit natuurlijk gevormde veenlagen. Turf werd in Nederland gewonnen. Veel van de huidige plassen en meren in Nederland zijn ontstaan als gevolg van deze turfwinning. In de 19^e eeuw was Nederland, qua energieproductie, vooral een turf producerende natie. In huishoudens bijvoorbeeld, werden kolen beschouwd als brandstof voor armen door de vette zwavelige rook. Daar werd voornamelijk turf gestookt. De verbrandingswaarde van steenkool is per gewicht veel hoger dan die van hout of turf. In de industrie werd steenkool daarom wel toegepast omdat ovens met steenkool veel heter konden worden gestookt dan met hout of turf.

Het tijdperk van steenkool

De ontwikkeling van de kolengestookte stoommachine in het midden van de 19^e eeuw had een energietransitie tot gevolg die startte rond 1820. Steenkool werd vanaf dat jaar langzaam maar zeker de voornaamste energiebron. In de industrie werd mechanische energie, tot nu toe opgewekt door hernieuwbare energie via wind- en watermolens, nu geleverd door een stoommachine, gevoed met steenkool. Steenkool werd ook ingezet als energiebron voor thermische processen zoals bijvoorbeeld hoogovens, steen- en dakpannenfabrieken, brouwerijen en dergelijke. Daarnaast werd steenkool gebruikt voor transport met stoomtreinen en stoomschepen. Alleen in de landbouw vond de stoommachine geen toepassing: daarvoor was hij te zwaar. Rond de eerste helft van de twintigste eeuw had hernieuwbare energie daardoor nog een belangrijk aandeel heeft in het energieverbruik, onder andere door de inzet van paarden in de landbouw. In dezelfde tijd nam het belang van turf voor verwarming af omdat de turfvoorraden uitgeput raakten. Steenkool werd daardoor, in toenemende mate, ook gebruikt voor verwarming van gebouwen. Er ontstonden gemeentelijke gasfabrieken die gas produceerden uit steenkool. Dit gas werd via pijpleidingen naar afnemers getransporteerd en werd daar gebruikt voor verwarming en verlichting. Elektriciteit werd, tot in de zestiger jaren, grotendeels geproduceerd via stoomturbines, die voornamelijk werden gevoed met steenkool. Het gevolg van deze ontwikkelingen was dat, vanaf ongeveer 1820, steenkool de belangrijkste energiedrager werd in Nederland. De energietransitie tussen 1820 en 1865, van turf en hernieuwbaar naar steenkool, is duidelijk in bovenstaande figuur te herkennen. Het steenkolentijdperk duurde tot ongeveer 1960.

Het tijdperk van aardolie

Aan het eind van de 19^e eeuw werd aardolie al gebruikt, voornamelijk voor verlichting en als smeermiddel voor bijvoorbeeld stoommachines. Met de uitvinding van de verbrandingsmotor, in het begin van de 20^e eeuw, kwam een motor beschikbaar die een groot vermogen kon leveren bij een relatief klein gewicht. De verbrandingsmotor loopt op geraffineerde aardolie in de vorm van benzine of diesel. Dit had aanvankelijk een kleine energietransitie tot gevolg. Door de compacte verbrandingsmotor kon ook in de landbouw, spierkracht langzaamaan worden vervangen door een fossiele brandstof in de vorm van aardolie. Door het gebruik van de verbrandingsmotor begon het aandeel aardolie in het energieverbruik vanaf 1915 langzaam toe te nemen ten koste van hernieuwbare energie en steenkool. Ook in de scheepvaart werd overgegaan van steenkool naar aardolie voor de voortstuwing van schepen. In 1946 voer ongeveer 30% van de schepen nog op steenkool, in 1950 was gedaald naar 20% en vanaf 1960 was steenkool geheel vervangen door stookolie. Het tijdelijke effect van de twee wereldoorlogen op het energieverbruik, rond 1915 en 1943, is in de grafiek ook duidelijk zichtbaar.

Na het einde van de tweede wereldoorlog in 1945 werd steenkool snel verdrongen door aardolie. Aardolie was gemakkelijker te vervoeren dan steenkool, aardolie heeft een hogere energie-inhoud per gewicht, verbranding van olie leidde tot minder smog. Stoommachines werden vervangen door verbrandingsmotoren of elektromotoren. Daarnaast nam, door de gestegen welvaart, het aantal personenauto's sterk toe. Voor verwarming werden ook in toenemende mate oliekachels ingezet. Het resultaat was dat in 1960 het verbruik van aardolie (49%) groter dan het verbruik van steenkool (48%). Gas en hernieuwbare energie hadden, beide met een aandeel van 1,3%, een kleine rol in de energievoorziening. De energietransitie van steenkool naar aardolie is in bovenstaande figuur duidelijk te herkennen.

Het tijdperk van aardgas

Vanaf het midden van de 20^e eeuw trad een volgende energietransitie op. Door de ontdekking in 1959 van de aardgasbel onder Slochteren in Groningen, nam het aandeel van aardgas in de energievoorziening sterk toe, ten koste van het kolenverbruik. In 1964, vijf jaar na de vondst in Slochteren, maakte aardgas nog maar 2 procent van het totale energieverbruik uit. In de jaren daarna groeide het aardgasverbruik echter zeer sterk; in 1974 was de helft, van alle in Nederland verbruikte energie, van aardgas afkomstig. Vanaf 1974 verdrong aardgas (50%), aardolie (43%) als de belangrijkste energiedrager in Nederland. Dit duurde tot 2022 toen de rollen omkeerden en aardolie (39%) weer belangrijker werd dan aardgas (36%). Dit was het gevolg van het gedaalde gasverbruik voor verwarming van gebouwen, in 2019 was dat nog gemiddeld 1270 m³ aardgas, in 2024 was dat gedaald tot 900 m³. Het tijdperk van aardgas overlapt daarmee het tijdperk van aardolie.

Aardgas wordt vooral gebruikt voor verwarming van gebouwen. Voor het gebruik van aardgas waren er in veel gemeentes al gasnetwerken, die het stadsgas uit de gasfabrieken, via gasleidingen naar de afnemers vervoerde. Dat maakte de transitie naar aardgas makkelijker. Verder wordt aardgas ook gebruikt als energiebron voor industriële processen en voor elektriciteitsopwekking.

Het tijdperk van de oliecrisis

Overlappend met het tijdperk van aardolie en aardgas was er het tijdperk van de oliecrises. In jaar 1973 voltrok zich de eerste grote oliecrisis. Een aantal landen, waaronder Nederland, kregen een olieboycot opgelegd door de olieproducerende Arabische staten als gevolg van hun steun aan Israël tijdens de Jom Kipoeroorlog. Het gevolg van de eerste oliecrisis was een kleine stagnatie in het energieverbruik rond 1973, zoals te zien is in de figuren van het historisch primair energieverbruik in Nederland. De afname van het energieverbruik was relatief klein omdat het olieverbruik weliswaar daalde, maar dat dit gecompenseerd werd door een licht stijgend aardgasverbruik. Een ernstiger energiecrisis volgde in 1979 door een machtswisseling in Iran, ayatollah Khomeini nam de macht over van de sjah van Perzië. Door deze machtsovername werd de energiemarkt fors verstoord. Vanaf 1980 daalden zowel het aardgas- als het aardolieverbruik; het steenkoolverbruik nam daarentegen weer toe. Tot de eerste oliecrisis werden zowel diesel en stookolie veel als brandstof in elektriciteitscentrales gebruikt; na de twee oliecrises werden weer kolencentrales gebouwd waardoor het steenkolenverbruik groeide en het aardgas- als het aardolieverbruik daalde. Na 2020 neemt het gebruik van steenkool weer af vanwege het sluiten van de steenkoolcentrales. De centrales worden gesloten vanwege de relatieve grote CO₂-uitstoot van steenkool en de toename van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen.

Het tijdperk van hernieuwbare energie

Eind 20^e eeuw werden vooral fossiele brandstoffen gebruikt voor de energievoorziening in de vorm van aardolie, aardgas en kolen. In 2000 werd 94% van de energievoorziening verzorgd door deze fossiele brandstoffen. Dit gaat gepaard met de uitstoot van broeikasgassen waardoor de aarde opwarmt met allerlei schadelijke gevolgen. Om de opwarming van de aarde tegen te gaan is het noodzakelijk om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Daarom vindt er nu een volgende energietransitie plaats: van fossiele brandstoffen terug naar hernieuwbare energie. In bovenstaande figuur is te zien dat hernieuwbare energie in Nederland langzaam weer een rol van betekenis begint te spelen in de energievoorziening, het aandeel hernieuwbare energie stijgt de laatste jaren.

De transitie naar hernieuwbare energie vraagt om nieuwe technieken voor energiewinning en vergt grote investeringen. Was in 2000 het aandeel hernieuwbare energie nog 2%, in 2024 was dat inmiddels gegroeid naar 16%. In 2017 werd het eerste windmolenpark in de Noordzee in gebruik genomen. De hoeveelheid hernieuwbare energie geproduceerd door zonneparken bij bedrijven nam sterk toe. De laatste jaren heeft Nederland van alle Europese landen het hoogste opgestelde vermogen van zonnepanelen per hoofd van de bevolking. Dit is een gevolg van subsidies, de gunstige salderingsregeling en de sterke prijsdalingen van zonnepanelen. Verder nam, onder invloed van regelgeving door de Europese Unie, het aandeel biobrandstof in motorbenzine en autodiesel sterk toe. Het aandeel hernieuwbare energie in de energievoorziening was in 2024 16% van het primaire energieverbruik, het aandeel fossiel is gedaald tot 82%. Hernieuwbare energie wordt nu vooral opgewekt met biomassa, wind- en zonne-energie. Gezien de schadelijke gevolgen van het verbruik van fossiele brandstoffen moet het aandeel fossiele energie in de komende jaren sterk afnemen, ofwel het aandeel hernieuwbare energie moet sterk toenemen. Huizen worden in toenemende mate verwarmd door elektrische warmtepompen, ook het aantal elektrisch auto's neemt sterk toe [CBS Tijdlijn energie].

Energietransities wereldwijd

De verschillende vormen van energie, ofwel de verschillende energiedragers die worden gebruikt, worden wereldwijd nu vooral opgewekt uit fossiele energiebronnen. De wereld leeft nu in een tijdperk van een andere energietransitie; van fossiele brandstoffen naar hernieuwbare bronnen van energie. Maar dan geen hernieuwbare energie in de vorm van spierkracht zoals in het begin van onze jaartelling. Waterkracht en windenergie worden ook nu gebruikt om energie op te wekken, maar nu met behulp van moderne technieken in de vorm van water- en windturbines. Daarnaast zijn er nog vele andere manieren om hernieuwbare energie op te wekken bijvoorbeeld met zonnecellen, zonnecollectoren en door het vergisten van landbouw- en veeteeltafval.

De toenemende welvaart wereldwijd gaat gepaard met een toename van het energieverbruik. Door de energietransitie die nu gaande is neemt het aanbod en het gebruik van elektriciteit toe omdat veel hernieuwbare bronnen elektrische energie leveren. Huishoudens gebruiken nu nog voornamelijk energie in de vorm van gas, elektriciteit en autobrandstoffen (benzine en diesel) als energiedrager, in de toekomst zal elektriciteit een belangrijke energiedrager voor huishoudens worden. In de industrie worden, naast deze energiedragers ook andere soorten energie gebruikt, bijvoorbeeld chemische energie. Energie gebruikt in een veelheid aan industriële processen; elektriciteit wordt meer en meer gebruikt als energiedrager voor deze processen. De verzameling van elektrische technieken, die in industriële processen worden gebruikt, staat bekend onder de naam elektrotechnologie. Daarnaast wordt in bedrijven ook elektriciteit gebruikt om elektrische voertuigen op te laden. Huishoudens en bedrijven gaan over op elektrische verwarming via warmtepompen en gebruiken elektriciteit voor het laden van elektrische auto's. Het openbaar vervoer wordt in toenemende mate geëlektrificeerd door het gebruik van elektrische bussen uitgerust met batterijen. In de bouw worden machines ook in toenemende mate elektrisch aangedreven en ook voorzien van batterijen. Een bijkomend voordeel van beide ontwikkelingen is dat daardoor ter plaatse, behalve geen CO₂, ook geen stikstof wordt uitgestoten. Het toenemende gebruik van elektriciteit leidt tot problemen in het elektriciteitsnet, netcongestie. Bedrijven kunnen niet van gas op elektrische energie overgaan omdat de transportcapaciteit van het elektriciteitsnet te laag is. Bedrijven gaan daarom over om het op het zelf opwekken van hernieuwbare elektriciteit of gebruiken de elektriciteit buiten de piekmomenten van de elektriciteitsvraag via belastingsturing [Volkskrant].