Energieonderzoek

Monitoring Energy Efficiency in the Food Industry

Het monitoren van energie-efficiëntie in de voedingsmiddelensector

C.A. Ramirez

Samenvatting en conclusies

Inleiding

Vóór de Industriële Revolutie waren mensen hoofdzakelijk afhankelijk van duurzame energiebronnen: dierlijke kracht, menselijke arbeid, stromend water, zonne-energie, windenergie en biomassaverbranding. Door de ontwikkeling van de stoommachine bij het begin van de Industriële Revolutie droeg het gebruik van steenkool en uiteindelijk andere fossiele brandstoffen bij aan diepgaande veranderingen in productieprocessen, de landbouw en huishoudelijke activiteiten. Het gebruik van fossiele brandstoffen heeft echter milieuproblemen veroorzaakt. Op lokaal en regionaal niveau heeft het gebruik van fossiele brandstoffen lucht- en waterverontreiniging veroorzaakt, maar het is vooral de rol van fossiele brandstofverbranding in de globale klimaatverandering die tot wereldwijde zorg heeft geleid. De verbranding van fossiele brandstoffen is de belangrijkste antropogene bron van broeikasgasemissies die de samenstelling van de atmosfeer veranderen en de gemiddelde oppervlaktetemperatuur op aarde verhogen. Dit proefschrift h eeft als uitgangspunt dat het verminderen van de milieugevolgen van de energievoorziening een prioriteit is en dat energie-efficiëntie een cruciale rol speelt in de overgang naar een duurzaam energiesysteem.

Het bepalen van energie-efficiëntie, het meten ervan en het bedenken van specifieke programma’s om de efficiëntie van het energiegebruik te bevorderen, zijn uitdagende taken. In dit proefschrift wordt met verbetering van energie-efficiëntie bedoeld het gebruik van minder energie voor het produceren van een gegeven hoeveelheid diensten of nuttige output. We analyseren veranderingen in energieefficiëntie door de verhouding van energiegebruik en nuttige output te bepalen. De output kan worden gemeten in economische termen (bijv. toegevoegde waarde) of fysieke termen (bijv. tonnen product). In het eerste geval wordt de indicator de economische energie-intensiteit genoemd, in het tweede geval de fysieke energieintensiteit. Voor processen die slechts één enkel product produceren, wordt de indicator van de fysieke energie-intensiteit gedefinieerd als de verhouding van de gebruikte energie ten opzichte van de fysieke hoeveelheid van het product. Wanneer meer dan één product wordt geproduceerd (bijv. door een indu striesector) wordt de indicator van de fysieke energie-intensiteit berekend als de verhouding van de gebruikte energie en de gewogen optelling van de verschillende producten. De gewichten zijn gebaseerd op de hoeveelheid energie die nodig is om één fysieke eenheid van elk product (bijv. megajoule per ton product) te produceren. Door de gewichten constant te houden (bijv. voor een referentiejaar), geeft de gewogen optelling de hoeveelheid energie die gebruikt zou zijn indien de energie-efficiëntie in de bestudeerde periode gelijk zou zijn gebleven aan die in het referentiejaar (de zgn. frozen-efficiency ontwikkeling). Derhalve is de indicator van de fysieke energie-intensiteit inderdaad een vergelijking van het gerealiseerde energiegebruik en het frozen-efficiency energiegebruik. Deze bevroren efficiëntieontwikkeling verklaart jaarlijkse veranderingen in de productiestructuur. De fysieke energieintensiteit is daarom een indicator die gecorrigeerd is voor structurele veranderingen.

Het gebruik van fysieke energie-intensiteit, hoewel erkend als een betere indicator van veranderingen in energie-efficiëntie dan economische energie-intensiteit, is over het algemeen beperkt gebleven tot energie-intensieve sectoren die gekenmerkt worden door een beperkt aantal kernproducten, technologieën en processen. Een belangrijke eigenschap van niet energie-intensieve sectoren is hun heterogeniteit. Het is daarom geen eenvoudige opgave om uit een uitgebreide lijst van producten, processen en technologieën diegene te identificeren die een voldoende groot deel van de veranderingen in de energie-efficiëntie verklaren. In dit proefschrift evalueren wij of de indicatoren van de fysieke energie-intensiteit geschikt zijn om veranderingen in energie-efficiëntie in niet energie-intensieve sectoren op verschillende niveaus van aggregatie te analyseren.

Van oudsher hebben niet energie-intensieve sectoren relatief weinig aandacht gekregen van beleidsmakers en wetenschappers. De aandacht is echter langzaamaan toegenomen aangezien men zich heeft gerealiseerd i) dat deze sectoren gezamenlijk verantwoordelijk zijn voor een omvangrijk deel van de energieconsumptie en ii) dat de mogelijkheden voor energiebesparing significant zijn. Indien beleidsmakers strategieën ter bevordering van de energie-efficiëntie wensen te ontwikkelen en toe te passen, dan is een grondig inzicht nodig in de economische, technische en gedragsmatige drijvende krachten die bepalend zijn voor het energiegebruik en de energie-efficiëntie in de niet energie-intensieve sectoren. Vanwege de geringe aandacht voor deze sectoren, is dit inzicht nog beperkt. Dit proefschrift concentreert zich zowel op het analyseren van historische ontwikkelingen van energiegebruik en energie-efficiëntie, als op het begrijpen van de belangrijkste onderliggende drijvende krachten in de niet energi e-intensieve sectoren. Deze informatie is belangrijk omdat het modelmakers en beleidsmakers een goede analytische basis zal bieden van waaruit trends in energiegebruik en energie-efficiëntie geëxtrapoleerd kunnen worden. Bovendien biedt deze informatie een historische analyse van hoe verschillende factoren, zoals het activiteitenniveau, veranderingen in productiemix en efficiëntie, het energiegebruik beïnvloeden. Wij gebruiken de voedingsmiddelensector als case study van de niet energie-intensieve sector.

Doelstellingen van dit proefschrift

De algemene doelstelling van dit proefschrift is het onderzoeken van de rol die energie-efficiëntie en andere factoren hebben gespeeld in de ontwikkeling van energiegebruik in niet-energie-intensieve sectoren, met bijzondere nadruk op de voedingsmiddelenindustrie. De specifieke doelen zijn:

Het bestuderen van de ontwikkelingen in energiegebruik, energie-efficiëntie en sectorstructuur in niet energie-intensieve branches binnen de Nederlandse industrie.
Het ontwikkelen van indicatoren voor de fysieke energie-efficiëntie, met het oog op het monitoren van veranderingen in energie-efficiëntie in de voedings- en genotsmiddelenindustrie op verschillende aggregatieniveaus.
Het analyseren van de historische relaties tussen het gebruik van fossiele brandstoffen en de omvang van de voedselproductie in Europa.

In elk van deze drie doelstellingen identificeren en analyseren we de activiteit en de structurele drijvende krachten achter de ontwikkeling van het energiegebruik. Dit proefschrift bestaat uit drie delen, één voor elk van de hierboven vermelde specifieke doelstellingen. De resultaten van de afzonderlijke delen en hoofdstukken worden hieronder samengevat.

Samenvatting van de resultaten

Deel I van dit proefschrift (hoofdstuk 2) richt zich op het onderzoeken van patronen van energiegebruik en economische energie-intensiteit in het niet-energie-intensieve deel van de productiesector. De studie is uitgevoerd op basis van empirische gegevens voor Nederland voor de periode 1988-1999.

In hoofdstuk 2 was de belangrijkste vraag of het gebrek aan aandacht voor de nietenergie- intensieve sectoren gerechtvaardigd is. Het antwoord is: ‘nee’. Enerzijds, konden we concluderen dat het energiegebruik in de niet-energie-intensieve sectoren tussen 1988 en 1999 gemiddeld met 3% per jaar steeg. Bovendien hebben de niet-energie-intensieve sectoren, in absolute termen, de verhoging van het totale energiegebruik van de Nederlandse productiesector veroorzaakt. Anderzijds steeg tussen 1988 en 1999 de gezamenlijke economische energie-intensiteit van de nietenergie- intensieve sector (met 6% in het geval van energiegebruik per eenheid van toegevoegde waarde, of met 2% voor energiegebruik per eenheid van productiewaarde).

Een decompositiemethodologie (de multiplicatieve Log-Mean Divisa-methode) werd toegepast om het effect van structuurveranderingen (industriële mix) en toegenomen productie te isoleren ten opzichte van veranderingen in de economische energie-intensiteit van de 55 individuele sectoren. De resultaten tonen aan i) dat de toename van de totale economische energie-intensiteit hoofdzakelijk werd veroorzaakt door een toename van de energie-intensiteit van individuele sectoren en niet door veranderingen in structuur; ii) dat structurele effecten slechts een belangrijke rol speelden voor brandstofintensiteit, en alleen als de toegevoegde waarde wordt gebruikt als maat voor economische output. In alle andere gevallen (elektriciteit en primaire energie voor toegevoegde waarde en alle types energie voor productiewaarde) speelden verschuivingen in industriële structuur een minder belangrijke rol in het beperken van toenames in energie-intensiteit; iii) dat outputgroei een verdere groei in het energiege bruik heeft veroorzaakt boven op de groei die teweeg is gebracht door de verandering in de energie-intensiteit, en iv) dat het gebruik van toegevoegde waarde als maat voor de economische output leidt tot een hogere uitkomst voor de structuureffecten.

De analyse van de groeipercentages van productiewaarde en energiegebruik liet geen ontkoppeling van energie en output zien. Vanwege het waargenomen sterke verband tussen beide en indien geen veranderingen optreden in de huidige trends, wordt verwacht dat zonder aanvullend beleid de niet energie-intensieve sector in de toekomst zal bijdragen aan een verhoging van energiegebruik in Nederland. Gezien de in dit hoofdstuk aangetroffen trends, dient de niet energie-intensieve sector te worden beschouwd een als zeer belangrijk beleidsterrein voor de verbetering van energie-efficiëntie en de vermindering van kooldioxidemissies.

Gebaseerd op de in hoofdstuk 2 gevonden resultaten werd nader gekeken naar de niet-energie-intensieve productiesectoren. Gebruik makend van de voedingsmiddelenindustrie als case study, analyseren wij historische patronen van energiegebruik en energie-efficiëntie op verschillende aggregatieniveaus. Deel II (hoofdstuk 3, 4 en 5) onderzoekt of het mogelijk is indicatoren van fysieke energieintensiteit te ontwikkelen die een betrouwbare raming geven van veranderingen in energie-efficiëntie in de voedingsmiddelenindustrie.

Het eerste hoofdstuk van deel II, hoofdstuk 3, is gewijd aan de zuivelindustrie. Dit hoofdstuk heeft twee doelstellingen. Ten eerste om de trends te analyseren in het energiegebruik van de zuivelindustrie in vier Europese landen: Frankrijk, Duitsland, Nederland en het Verenigd Koninkrijk. Ten tweede om indicatoren te ontwikkelen en toe te passen die kunnen worden gebruikt om trends in energie-efficiëntie te monitoren. Wij voeren de analyse uit voor de periode 1986-2000. In het jaar 2000 gebruikte de zuivelindustrie ongeveer 52, 34, 16 en 14 PJ aan primaire energie in respectievelijk Frankrijk, Duitsland, Nederland en het Verenigd Koninkrijk. De zuivelindustrie van deze vier landen was verantwoordelijk voor de emissie van ongeveer 6 Mt CO2 (waarvan 39% te maken heeft met het elektriciteitsverbruik). Veranderingen in energie-efficiëntie werden gemonitord op twee verschillende manieren. Ten eerste door het energiegebruik te bekijken per ton melk die door zuivelfabrieken wordt verwerk t (EEI_p1). Ten tweede door het daadwerkelijke energiegebruik te vergelijken met een frozen-efficiency ontwikkeling van de energie-efficiëntie (EEI_p2). De laatstgenoemde indicator corrigeert (voor) verschillen in de productenmix tussen landen en in de loop van de tijd. De eerste indicator, EEI_p1, heeft verschillende aantrekkelijke kenmerken. De indicator is gemakkelijk te berekenen, vereist weinig gegevens, kan door nietspecialisten worden begrepen en gemakkelijk worden gecommuniceerd. Het heeft echter een belangrijk nadeel: het weerspiegelt niet de belangrijke veranderingen in de productenmix die aanzienlijk bleken te zijn. EEI_p2 is daarentegen een veel complexere indicator om te berekenen en vergt meer data. Daarentegen houdt deze rekening met verschillen in productiestructuur tussen landen evenals met veranderingen in de productenmix. Deze indicator kan bovendien verder verfijnd worden indien betere data beschikbaar komen. Wij constateerden dat veranderingen in p r oductenmix belangrijk zijn in drie van de vier landen. De EEI_p2 verdient daarom de voorkeur bij het vergelijken van niveaus van energie-efficiëntie in de zuivelindustrie.

Wanneer rekening wordt gehouden met veranderingen in productenmix tonen onze resultaten dat, terwijl in Duitsland, Nederland en het Verenigd Koninkrijk de zuivelindustrie haar waarden EEI_p2 met meer dan 1% per jaar (2,1%, 1,2%, en 3,8% respectievelijk) heeft verminderd, de afname van de waarden EEI_p2 voor de Franse zuivelindustrie beduidend lager is (0,4% per jaar). Wij constateerden dat gedurende de bestudeerde periode, de EEI_p2 -waarden voor de Franse zuivelindustrie hoger waren dan voor de andere landen (in 2000 waren de EEI_p2 -waarden bijvoorbeeld 30-40% groter).

Een analyse van de mogelijke oorzaken achter de verschillen tussen landen, vooral tussen Frankrijk en de andere drie landen, toont aan dat de hogere EEI_p2 -waarden die voor de Franse zuivelindustrie zijn berekend in verband kunnen worden gebracht met het feit dat de Franse zuivelindustrie kleinschaliger werkt, zeer gefragmenteerd is en een relatief langzaam tempo van concentratie laat zien. Hoewel er een gebrek aan gedetailleerde informatie is, suggereren onze resultaten dat de Franse zuivelindustrie andere technologieën gebruikt (die meer energieintensief zijn) om zuivelproducten te produceren. Een meer gedetailleerde analyse van de Franse zuivelindustrie bracht aan het licht dat, terwijl de kaas en boter producerende subsectoren hun EEI_p2 -waarden substantieel hebben verminderd, de daling teniet is gedaan door een verhoging van EEI_p2 -waarden in de categorie ‘overige zuivelproducten’ (melkpoeder en gecondenseerde producten). Als gevolg daarvan lijken de waarden voor de gehele Franse zuivelsector bijna constant te blijven. Tot slot tonen onze resultaten ook aan dat de Britse, Duitse en Nederlandse zuivelindustrie zijn geconvergeerd naar vergelijkbare (lagere) waarden in hun energie-efficiëntie- indicatoren en dat de Franse zuivelindustrie ongeveer 30% zou besparen indien het zou convergeren naar vergelijkbare waarden van EEI_p2 zoals die door Duitsland of het Verenigd Koninkrijk worden bereikt.

Op dezelfde manier als in hoofdstuk 3, worden in hoofdstuk 4 patronen van productie, energiegebruik en energie-efficiëntie in de vleessector (productie en conservering van vlees plus de verdere verwerking van vleesproducten) van Frankrijk, Duitsland, Nederland en het Verenigd Koninkrijk onderzocht. De analyse wordt uitgevoerd voor de periode 1986-2001. In het jaar 2001 vroeg de vleesindustrie ongeveer 39, 35, 10 en 32 PJ aan primaire energie in respectievelijk Frankrijk, Duitsland, Nederland en het Verenigd Koninkrijk. 40-60% van deze hoeveelheid werd gebruikt in de verdere verwerking van vleesproducten. De vleesindustrie van de vier bestudeerde landen was verantwoordelijk voor de emissie van 4,5 Mt CO2 (waarvan 58% in verband staat met de indirecte emissies die door elektriciteitsverbruik worden veroorzaakt). Onze resultaten tonen significante toenames van primair energiegebruik per ton product: Frankrijk (3,2% per jaar), Duitsland (3,4% per jaar), Nederland (1,4% per ja ar) en het Verenigd Koninkrijk (1,6% per jaar). Wij constateerden in alle landen een trend naar hoger elektriciteitsgebruik als gevolg van de toenemende vraag naar koeling en het toegenomen gebruik van elektromotoren.

Om de drijvende krachten achter de trends te (kunnen) begrijpen, werden factoren zoals het aandeel bevroren producten, het aandeel in stukken gesneden producten en de toegenomen maatregelen op het terrein van de voedselhygiëne geanalyseerd. Wij constateerden dat het corrigeren van de indicator voor veranderingen in de aandelen bevroren, gesneden en uitgebeende vleesproducten i) de absolute waarden van de energie-efficiëntie indicator verminderde, ii) de kloof tussen landen verminderde, en iii) enkele van de schommelingen verklaarde die door de trends werden getoond op afzonderlijk niveau. Niettemin kunnen deze veranderingen in productenmix niet de toename verklaren van de energie-efficiëntie indicator zoals die in de gehele vleessector is te zien. Het effect van de strenge hygiëneregels op het energiegebruik was sterker. Het verklaart één derde tot tweederde van de toename van de energieefficiëntie indicator.

De hoofdstukken 3 en 4 tonen aan dat de patronen van energiegebruik en energieefficiëntie op lage aggregatieniveaus kunnen worden gemonitord en geanalyseerd. Hoofdstuk 5 bouwt voort op de gegevens en resultaten uit hoofdstuk 3 en 4 en tilt de analyse naar een hoger aggregatieniveau. In hoofdstuk 5 ontwikkelen we indicatoren om energie-efficiëntie in de gehele voeding- en genotmiddelenindustrie (hierna gezamenlijk aangeduid als voedingsmiddelenindustrie) te monitoren. De analyse is gebaseerd op fysieke productiegegevens op bedrijfsniveau die door het Centraal Bureau voor de Statistiek op vertrouwelijke basis zijn verstrekt. De analyse werd uitgevoerd voor de periode 1993-2001.

Wij meten energie-efficiëntie door de verhouding van de huidige gebruikte energie en de frozen-efficiency ontwikkeling van het energiegebruik als indicator te nemen. Wij selecteerden 49 productcategorieën die 51% van de totale voedselcategorieën vertegenwoordigen. De dekking die werd verkregen voor het basisjaar (1995) was ongeveer 81% voor brandstoffen/warmte en 60% voor elektriciteit. Onze resultaten tonen aan dat de Nederlandse voedingsmiddelenindustrie zijn energie-efficiëntie indicator in primaire termen met ongeveer 1% per jaar heeft verbeterd (onzekerheidsmarge tussen 0,9 en 1,3). Per jaar is er een afname geweest van de indicator voor het finaal verbruik van brandstoffen met ongeveer 1,8%, terwijl er geen verbetering is opgetreden in de indicator voor de finale vraag naar elektriciteit. Voorts schatten wij dat de verhoogde penetratie van warmtekrachtkoppeling (WKK) in de voedingsmiddelenindustrie sinds 1993 ongeveer 3 PJ primaire energie in Nederland heeft bespaard.

Om te beoordelen of het bestudeerde pakket producten al dan niet representatief is, vergelijken wij de gemiddelde jaarlijkse verandering in fysieke productie van de hier bestudeerde producten met die van producten die hier niet zijn meegenomen. Wij constateerden dat beide groepen een vergelijkbare ontwikkeling vertonen. Derhalve concluderen we dat de geselecteerde producten belangrijke structurele veranderingen in de voedingsmiddelenindustrie weerspiegelen. Voorts stelden we vast dat de ontwikkeling in energie-efficiëntie die in dit hoofdstuk werd gevonden coherent is met de gerapporteerde implementatietempo van energiebesparingsprojecten en met ontwikkelingen die gerapporteerd zijn door de Meerjarenafspraken. Dit ondersteunt de betrouwbaarheid van de benadering en de resultaten.

We concluderen dat het type en de kwaliteit van de gegevens betreffende de voedingsmiddelenindustrie zoals bijeengebracht door het Centraal Bureau voor de Statistiek volstaan om indicatoren te ontwikkelen zoals vereist voor energie- en klimaatbeleid. Dit is een belangrijke constatering aangezien het betekent dat energie-efficiëntie in de voedingsmiddelensector gemonitord kan worden door een energie-agentschap, zonder een speciale werkgroep op te zetten die afhankelijk is van gegevens van bedrijven die uitsluitend plaatsvindt met het doel om ontwikkelingen in energie-efficiëntie te monitoren (zoals in Nederland gebeurt door SenterNovem). Dit is een belangrijke constatering, niet alleen omdat het waarschijnlijk is dat gelijksoortige analyses ook voor andere niet-energie intensieve industrieën in Nederland kunnen worden uitgevoerd, maar tevens omdat het de hoop versterkt dat gelijksoortige analyses voor niet-energie-intensieve sectoren ook voor andere landen kunnen worden uitgevoerd. De enige voorwaarde is da t gedetailleerde productiegegevens beschikbaar gesteld kunnen worden (bijvoorbeeld, zoals in Nederland, op een vertrouwelijke basis).

In deel III (hoofdstuk 6 en 7) verleggen we de systeemgrenzen door landbouw, meststoffen en transport op te nemen in de analyse. Op deze wijze, bevat deel III een systeembenadering bij het beoordelen van de dynamiek in de relaties tussen energiegebruik en voedselproductie.

Het eerste hoofdstuk van deel III, hoofdstuk 6, bestudeert het energiegebruik als gevolg van het wereldwijde gebruik van kunstmest in de periode 1961-2002. De productie van kunstmest geldt als het meest energie-intensieve deel van de voedselketen. In het eerste deel van hoofdstuk 6 ontwikkelen we historische trends van specifiek energiegebruik en gross energy requirement (energiegebruik gecumuleerd over de productieketen) per soort kunstmest en bepalen we de energie nodig voor de wereldwijde kunstmestproductie. De verkregen trends worden later in hoofdstuk 7 gebruikt als deel van de input die nodig is om het totale energiegebruik in de keten van de voedsellevering te berekenen. In het tweede deel onderzoeken we of technologische ontwikkeling in de meststoffenindustrie geanalyseerd kan worden door het concept te hanteren van de leercurve (ook wel experience curve genoemd).

Volgens onze analyse was de primaire energie ingebed in het wereldwijde meststofverbruik in het jaar 2001 ongeveer 3660 PJ (1% van het totale wereldenergiegebruik in 2001), waarvan 72% voor de productie van stikstofhoudende meststoffen was, 10% voor fosfaatmeststoffen, 16% voor samengestelde meststoffen en slechts 2% voor kalimeststoffen. Het totale energiegebruik steeg tussen 1961 en 2001 met ongeveer 3,8% per jaar. Het hoogste gemiddelde jaarlijkse groeipercentage betrof stikstofhoudende meststoffen (4,5% per jaar), gevolgd door samengestelde meststoffen (3,9% per jaar).

Om de ontwikkeling in het cumulatieve energiegebruik te kunnen analyseren, passen we een decompositiemethodologie toe die het ons mogelijk maakt om de gevolgen van stijgende meststoffenconsumptie en veranderingen in mix van kunstmeststoffen te scheiden. Er zijn drie belangrijke bevindingen. De eerste is niet verrassend: de groei in meststofverbruik is de belangrijkste drijvende kracht van toenemend energiegebruik. Ten tweede is de mix aan meststoffen verschoven in de richting van meststoffen die per kilogram voedingsmiddel meer energie-intensief zijn, waardoor het energiegebruik verder is toegenomen. En ten derde zijn er significante verbeteringen van de energie-efficiëntie opgetreden, maar zij hebben niet het effect van andere factoren ongedaan kunnen maken. Een vergelijking met de beste beschikbare technologieën laat voor het jaar 2001 een besparingspotentieel zien van ongeveer 19% (687 PJ). Dit potentieel bevindt zich voornamelijk bij de productie van stikstofhoudende kunstmest.

In het tweede deel van dit hoofdstuk bekijken we technologische ontwikkeling in energie-efficiëntie als een leerproces. Voor zover wij weten zijn er geen eerdere pogingen ondernomen om het concept van leercurves te gebruiken voor de ontwikkeling van industriële energie-efficiëntie. Het meeste gepubliceerde materiaal inzake leercurves brengt prijzen in verband met de cumulatieve productie van een technologie. Wij relateren de historische trends in het specifieke energiegebruik van diverse stikstofhoudende meststoffen aan de cumulatieve productie. Onze resultaten tonen aan dat het specifieke energiegebruik van ammoniak en ureum zich ontwikkelde in nauwe overeenstemming met het het leercurve-model, waarbij zgn. progress ratios van 71% voor ammoniakproductie (R2=0.997) en 88% voor ureum (R2=0.856) werden gevonden. Dit is een belangrijk resultaat aangezien de middellange- en lange-termijn modellen voor energiegebruik en CO2-emissies kampen met de moeilijkheid hoe zij technologische veranderingen moeten modeller en. Het gebruik van progress ratios kan een alternatieve benadering bieden om technologische verandering op te nemen in de scenario’s. Een ander gevolg van onze bevindingen is dat voor de energie-intensieve industrieën, waarvoor klassieke leercurves (d.w.z. gebaseerd op prijzen) niet kunnen worden ontwikkeld wegens grote afhankelijkheid van marktprijzen en sterke schommelingen van grondstofprijzen, de analyse van specifiek energiegebruik als een hoofdindicator van technologische ontwikkeling een uitweg kan bieden om de mate van technologische verandering te analyseren.

Het laatste hoofdstuk van deel III, hoofdstuk 7, biedt een uitgebreide historische analyse van de verbanden tussen fossiele brandstofvraag en voedselproductie. Het bestudeerde systeem omvat de energie die wordt gebruikt door de agrarische, voedselverwerkings-, transport- en kunstmestsectoren. De volgende fysieke stromen zijn in de analyse meegenomen: output van de agrarische sector, de import van agrarische/semi-verwerkte producten, de export van landbouwproducten, verliezen door vervoer en opslag, afval als gevolg van verwerking en output die als zaad wordt gebruikt. De analyse werd uitgevoerd voor dertien Europese landen in de periode 1970-2002 (verder aan te duiden als Europa-13).

Onze resultaten tonen aan dat in het jaar 2002 de keten van de voedsellevering in Europa-13 ongeveer 3960 PJ primaire energie vereiste. Dit komt overeen met ongeveer 7% van de energie die door Europa-13 in het zelfde jaar werd gebruikt. In totaal nam het primaire energiegebruik van het bestudeerde systeem toe met 1,6% per jaar. Wij constateerden dat het enige deel van het systeem dat een dalend energiegebruik laat zien (ongeveer 2% per jaar) de energie is die nodig is voor de vervaardiging van meststoffen. In de landbouw, de voedselverwerking en het vervoer nam het energiegebruik toe in een tempo van respectievelijk 1,6%, 1,8% en 2,3% per jaar.

In dit hoofdstuk kiezen we als functionele eenheid de output van voedsel en veevoeder uitgedrukt in toegevoegde waarde en calorie-inhoud. We schatten dat de fysieke output van de totale keten van de voedsellevering in het jaar 2002 ongeveer 924 petacalories (of 3868 PJ) was, terwijl de economische output van landbouw en voedselverwerking ongeveer €342 miljard van toegevoegde waarde was (5% van het totale BBP). De fysieke output van het totale systeem is met 1,8% per jaar gegroeid terwijl de economische output gegroeid is met 3,6% per jaar. Onze analyse toont tevens aan dat de economische energie-intensiteit veel sterker verminderde (2,7% per jaar) dan de fysieke energie-intensiteit (0,2% per jaar).

Eén gevolg van de gekozen systeemgrenzen is dat we zowel voedsel als veevoeder beschouwen als output van het systeem. We vinden dat als het veevoeder niet als output wordt meegeteld, het tempo waarmee de fysieke energie-intensiteit van het systeem afneemt nog weer lager is in de laatste drie decennia (0,2% tegenover 0,04% per jaar). Wij beoordeelden ook de invloed van het gebruik van calorieinhoud als functionele eenheid van output door de outputtrends zowel in termen van calorieën als eiwitgehalte te vergelijken, en vonden geen significante verschillen (minder dan 2% variatie per jaar). Een ander gevolg van de gekozen systeemgrenzen is dat het systeem niet gesloten is: het energiegebruik voor de productie van geïmporteerde agrarische/semi-verwerkte producten wordt niet meegerekend. Nader analyse wijst uit dat onze conclusies niet worden beïnvloed door de keuze van de systeemgrenzen.

In dit hoofdstuk onderzoeken wij ook de drijvende krachten achter de energiegebruikontwikkelingen. Wij constateerden dat tussen 1970 en 2002 de toegenomen vraag naar veevoederproductie, de toegenomen calorieconsumptie per hoofd, en de toename van het transport van voedingsmiddelen de belangrijkste drijvende krachten van energiegebruik van het systeem zijn geweest. De groei van de output heeft het primaire energiegebruik gemiddeld met 1,8% per jaar verhoogd terwijl de veranderingen in fysieke energie-intensiteit deze vraag per jaar met slechts 0,2% compenseren. Met uitzondering van kunstmestproductie, hebben de veranderingen in fysieke energie-intensiteit dus geen significante rol gespeeld in de afname van het totale energiegebruik in de Europese keten van de voedsellevering. De beperkte rol die de fysieke energie-intensiteit tot dusver heeft gespeeld is een belangrijk resultaat. In het voortgaande debat over de aanpak van broeikasemissies zijn er hoge verwachtingen van de bijdrage die verbetering van energ ie-efficiëntie kan leveren om het totale energiegebruik te verminderen zonder de toekomstige economische groei van landen te belemmeren. Wegens de toenemende productie van verwerkt voedsel, de toenemende hoeveelheid getransporteerd voedsel, zijn we ver verwijderd van het onder controle krijgen van het energiegebruik in de Europese voedselleveringsketen - tenzij er een significante verandering optreedt in het tempo waarin de fysieke efficiëntie verbetert.

Lessen die we kunnen trekken

Er zijn verschillende conclusies die benadrukt dienen te worden. Ten eerste hebben we in dit aangetoond dat, vanuit een methodologisch oogpunt:

Het is mogelijk om veranderingen in energie-efficiëntie te monitoren op basis van fysieke productiegegevens van heterogene, niet-energie-intensieve sectoren.
De toepassing van fysieke energie-intensiteiten biedt een eerlijke en redelijke uitvoerbare manier om de ontwikkelingen van de energieefficiëntie tussen verschillende landen te vergelijken.
Decompositie-methoden, die over het algemeen worden toegepast in energie-analyse op monetaire basis, zijn ook een bruikbaar hulpmiddel in energie-analyse op fysieke basis. Zij maken het mogelijk om het effect van verschillende factoren, die energiegebruik en energie-intensiteit bepalen, kwantitatief te analyseren.
Technologische ontwikkeling in energie-efficiëntie in energie-intensieve sectoren kunnen worden geanalyseerd door het leercurve-concept te hanteren.
Indien gedetailleerde en betrouwbare gegevens beschikbaar zijn (in openbare gegevensbestanden zoals gebruikt in hoofdstuk 4 en 5, of verkregen op vertrouwelijke basis zoals in hoofdstuk 6) en indien er gedetailleerde studies van energie-efficiëntie op industrieel niveau bestaan voor een basisjaar, kunnen historische veranderingen in fysieke energie- intensiteit gemonitord worden zonder dat men afhankelijk hoeft te zijn van vertrouwelijke rapportages op bedrijfsniveau.
De belangrijkste beperking die in dit proefschrift werd gevonden is de beperking van de beschikbaarheid en kwaliteit van gegevens. Een aanzienlijke hoeveelheid onderzoektijd is besteed om betrouwbare tijdreeksen te bemachtigen met een toereikend detailniveau om de drijvende krachten achter de veranderingen in de energie-efficiëntie te kunnen analyseren (dit bleek bijv. een belangrijke beperking te zijn in het begrijpen van de veranderingen in energie-efficiëntie in de vleessector). Deze beperkingen vormen de belangrijkste belemmering voor het uitvoeren van de in dit proefschrift gemaakte analyses voor andere sectoren en/of voor andere geografische gebieden.

Ten tweede hebben wij aangetoond dat in het laatste decennium de niet energieintensieve industrie in Nederland het totale industriële energiegebruik heeft doen toenemen en dat deze meer energie per eenheid output is gaan vragen. De resultaten benadrukken de noodzaak voor wetenschappers om hun aandacht voor de niet-energie-intensieve sectoren te vergroten en voor beleidsmakers om de bedrijven in deze sectoren aan te moedigen om energie-efficiënte technologieën en managementpraktijken over te nemen.

Ten derde laten de vergelijkingen van economische en fysieke energie-intensiteit in de voedingsmiddelensector grote verschillen zien in het tempo van afname, met economische energie-intensiteit die tot 3% per jaar sneller afneemt dan fysieke energie-intensiteit. Met andere woorden: de toegevoegde waarde van de voedingsmiddelensector is significant sneller gegroeid dan de fysieke productie in de laatste drie decennia. Dit verschil wijst op het loskoppelen van fysieke productie en de economische groei in de Europese voedingsmiddelensector.

Ten vierde hebben onze resultaten aangetoond dat in de voedingsmiddelensector de veranderingen in fysieke energie-intensiteit zelfs niet in de buurt zijn gekomen van het compenseren van energiegebruik dat het gevolg is van de toenemende output. Er zijn zelfs geen signalen van het ontkoppelen van energiegebruik en output in de bestudeerde periode (een vergelijkbaar resultaat wordt gevonden in de analyse van de Nederlandse niet-energie-intensieve verwerkende sector in hoofdstuk 2). Er is, natuurlijk, geen tegenspraak tussen de derde en vierde conclusie. Het ontkoppelen van fysieke productie en economische groei impliceert niet per se een vermindering van de gebruikte hoeveelheid energie. Energie is slechts één van de productiefactoren. Het loskoppelen kan ook worden bereikt door toename van arbeids- of kapitaalproductiviteit. De vergelijking van economische en fysieke energie-intensiteit toont niet alleen aan dat energie-efficiëntie een minder vooraanstaande rol heeft gespeeld in het loskoppelen van fysieke productie en economische groei in de voedingsmiddelensector, maar wijst er ook op dat het gebruik van economische energie-intensiteit als een indicator van energie-efficiëntie in de voedingsmiddelensector niet voldoet om huidige veranderingen in energie-efficiëntie te monitoren.

Tot slot zijn de in dit proefschrift gevonden resultaten een bron van zorg omdat zij suggereren dat het energiebeleid er tot dusver niet in is geslaagd om significante verbeteringen in de energie-efficiëntie van de Europese voedingsmiddelensector te bewerkstelligen. Hoewel sommige sectoren beduidende verbeteringen van hun energie-efficiëntie hebben laten zien (bijv. de zuivelindustrie), constateerden wij dat deze verbeteringen hoofdzakelijk worden veroorzaakt door concentratieprocessen, die in de meeste gevallen slechts beperkte effecten in de toekomst zullen hebben. Het algemene beeld wijst erop dat zowel het bedrijfsleven als de beleidsmakers zich meer dienen in te spannen als we een tempo van energiebesparing willen bereiken dat significant bijdraagt aan de vermindering van broeikasgasemissies. We besluiten dit proefschrift door te wijzen op het belang om fysieke stromen op te nemen in de energie-analyse. Voor een goed begrip van de gevolgen van fysieke processen, en voor het aanpakken daarvan, is het n odig om deze niet alleen in economische termen maar ook in fysieke termen te behandelen. Uiteindelijk is het moeilijk om te zien hoe duurzaamheid (en de manieren om het te bereiken) door beleidsmakers aan de orde kan worden gesteld wanneer informatie ontbreekt over de ontwikkeling van energie- en materiaalstromen binnen de diverse deelsectoren van de economie.