CE Delft Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 def
Tekst van het document
48
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
We nemen aan dat bij 8 TWh minder waterstofvraag ook 8 TWh minder waterstof binnenlands geproduceerd wordt24. Hierdoor neemt de verwachte vraag naar elektriciteit en groene waterstof met 14 TWh af25. Deze komt dan uit op 192 TWh, in plaats van 206 TWh. In dat geval zou slechts 27 TWh extra CO2-vrije energieproductie nodig zijn om de klimaatdoelstellingen voor de elektriciteitssector te halen, in plaats van 41 TWh bij het blijven van de kunstmestindustrie in Nederland. In dat geval zou, bij het illustratieve pakket van ‘Alles uit de kast’ geen extra hernieuwbare opwek op land nodig zijn
2050 De volgende figuren geven een uitsplitsing van de energievraag van de industrie in 2050. In Bijlage 0 zijn ook de effecten op het scenario Internationale Sturing te vinden, met een grotere omvang van de industrie. In deze scenario’s wordt al aangenomen dat de kunstmestindustrie en raffinagesector fors zullen krimpen door een afname van de vraag naar hun producten. Figuur 13 – Uitsplitsing energievraag industrie scenario Nationale Sturing
Het grootste deel van de elektriciteitsvraag komt van de overige industrie (bijvoorbeeld papier- of maakindustrie). De waterstofvraag komt voor een groot deel van de kunstmestindustrie, de raffinagesector en de chemie. De volgende figuren geven een overzicht van de effecten van krimp van de energieintensieve industrie in Nederland op de energievraag van de industrie. De elektriciteitsvraag ________________________________ 24
In de praktijk hangt de productie van groene waterstof ook af van het aantal uur met overschotten aan
elektriciteit. Maar als meer waterstof geproduceerd wordt kan deze gebruikt worden voor inzet in regelbare centrales of hoeft minder waterstof geïmporteerd te worden. 25 Uitgaande van een efficiëntie van elektrolysers van 57%, conform ‘Alles uit de kast’ (TNO, 2022b).
49
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
van de industrie neemt hierdoor 20% af. De waterstofvraag van de industrie neemt door krimp van de energie-intensieve industrie in Nederland met 60% af. Figuur 14 – Effecten krimp energie-intensieve industrie
Figuur 15 geeft een overzicht van de energiebalans bij een krimp van de energie-intensieve industrie. Ten opzichte van de reguliere scenario’s, met een grotere energievraag van de industrie, is vanzelfsprekend minder import nodig. Met een krimp van de energie-intensieve industrie is tussen de 17,5% (bij scenario Kernenergie) en 25% (bij scenario Extra wind op zee en zon op dak) import nodig. Zonder krimp van de energie-intensieve industrie ligt de importbehoefte tussen de 25 en 30%. De importbehoefte neemt dus iets af hierdoor. Het verschil tussen de scenario’s verandert weinig.
50
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 15 – Totale energiebalans op jaarbasis – krimp industrie
Totale energiebalans - Nationale Sturing 900 800 700
TWh
600 500 400
118
126
17 20
17 20
191
300
236
143 17 20 169
113
104
105
17 20
17 20
17 20
236
191
236
200 100
273
220
258
220
266
220
0 Extra wind op land en zonneparken
Extra wind op zee en zon op dak
Productie elektriciteit wind/zon/kernenergie Productie waterstof (directe conversie WoZ) Productie groengas Productie warmte (Netto-) Import
6.2
Kernenergie
Vraag elektriciteit Vraag waterstof Vraag groengas Vraag warmte Conversieverliezen
Krimp internationale scheeps- en luchtvaart in Nederland Nederland heeft op dit moment een forse brandstofbehoefte voor de lucht- en scheepvaart. Voor scheepvaart worden grote hoeveelheden stookolie gebunkerd in de Nederlandse havens. De luchtvaart heeft een forse vraag naar kerosine, voornamelijk door de vluchtbewegingen bij Schiphol. Beide energievraagscenario’s gaan uit van een groei van de omvang van de brandstofvraag van internationale scheeps- en luchtvaart. Dit leidt tot een forse energievraag voor synthetische brandstoffen. Een groei van deze sectoren is echter geen zekerheid, niet op mondiaal niveau en ook niet op nationaal niveau. Daarnaast is het de vraag of deze brandstoffen in de toekomst ook in Nederland getankt gaan worden, aangezien deze brandstoffen elders mogelijk goedkoper geproduceerd kunnen worden. In deze gevoeligheidsanalyse bekijken we de effecten van krimp van de internationale scheeps- en luchtvaart in Nederland. We gaan uit van een krimp van de omvang van deze beide sectoren van 50%. Een krimp van de energievraag van deze sectoren kan ook komen doordat brandstoffen in andere landen getankt worden. Bij een krimp van beide sectoren neemt de vraag naar synthetische brandstoffen fors af ten opzichte van het referentiescenario. Figuur 17 geeft een overzicht van de energiebalans bij een krimp van de internationale scheeps- en luchtvaart in Nederland.
Ten opzichte van de reguliere scenario’s is vanzelfsprekend minder import nodig. Er is tussen de 10% (bij scenario Kernenergie) en 15% (bij scenario Extra wind op zee en zon op dak) import nodig. Zonder krimp van de internationale scheeps- en luchtvaart ligt de importbehoefte tussen de 25 en 30%.
51
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 16 - Totale energiebalans op jaarbasis – krimp internationale scheeps- en luchtvaart
Totale energiebalans - Nationale Sturing 900 800
Aanbod
Vraag
Aanbod
Vraag
Aanbod
Vraag
64 17 20
126
88 17 20
113
49 17 20
105
700
TWh
600 500 400
17 20 191 162
300
169
17 20 162
191
17 20 162
200 100
273
239
258
239
266
239
0 Extra wind op land en zonneparken
Extra wind op zee en zon op dak
Productie elektriciteit wind/zon/kernenergie Productie waterstof (directe conversie WoZ) Productie groengas Productie warmte (Netto-) Import
Kernenergie
Vraag elektriciteit Vraag waterstof Vraag groengas Vraag warmte Conversieverliezen
Als de internationale scheeps- en luchtvaart verdwijnt (of deze energievraag niet meegeteld wordt bij de importbehoefte) is er in elk van de scenario’s geen (netto-) import van energie nodig in Nederland. Bij het vraagscenario Internationale Sturing is er dan nog wel een klein aandeel import van energie nodig, voor de verduurzaming van de industrie.
6.3
Meer vollasturen wind op zee en wind op land 2030 Met meer vollasturen van wind op zee en wind op land produceren de bestaande en geplande windmolens meer elektriciteit dan geprognotiseerd door het PBL in de KEV (PBL, 2021). Uitgaande van het aantal vollasturen van de rekentool van NWEA (gemiddeld 3.114 vollasturen voor wind op land en 4.814 voor wind op zee) ligt de productie van wind op zee in 2030 op 82 TWh (ten opzichte van 77 TWh in de KEV) en van wind op land op 23,5 TWh (ten opzichte van 22,5 TWh in de KEV). Dit betekent dat de gezamenlijke productie van wind op zee en wind op land in dat geval 6 TWh hoger ligt en dat de opgave voor extra CO2-vrije productie in 2030 ook lager ligt, op 35 TWh in plaats van 41 TWh. In dat geval zou, bij het illustratieve pakket van ‘Alles uit de kast’, slechts 4 TWh extra hernieuwbare opwek op land nodig zijn in plaats van 10 TWh. Deze 4 TWh kan, zoals ook voorzien in het illustratief scenario van ‘Alles uit Kast’, worden ingevuld door extra zon op grote daken.
52
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
2050 Als de windmolens op zee en land meer vollasturen hebben kan meer energie geproduceerd worden in Nederland. Hierdoor kan meer waterstof in Nederland geproduceerd worden, om de directe waterstofvraag en de vraag naar synthetische brandstoffen in te vullen 26. Figuur 17 geeft een overzicht van de energiebalans bij extra vollasturen voor wind op zee en wind op land in 2050 (4.902 vollasturen volgens rekentool NWEA). Ten opzichte van de reguliere scenario’s is minder import nodig. Met het hogere aantal vollasturen voor wind op land en wind op zee is tussen de 20% (bij scenario’s Kernenergie en Extra wind op land en zonneparken) en 25% (bij scenario Extra wind op zee en zon op dak) import nodig. Met het oorspronkelijke aantal vollasturen ligt de importbehoefte tussen de 25 en 30%. De importbehoefte neemt dus significant af met meer vollasturen van wind op zee en wind op land. Het verschil tussen de scenario’s verandert niet significant. Figuur 17 – Totale energiebalans op jaarbasis – extra vollasturen windmolens
Totale energiebalans - Nationale Sturing 900 800
TWh
700 600
130
133
500
17 20
17 20
400
208
268
164 17 20 184
118
127
111
17 20
17 20
17 20
268
208
268
300 200 302 100
239
278
239
284
239
0 Extra wind op land en zonneparken
Extra wind op zee en zon op dak
Productie elektriciteit wind/zon/kernenergie Productie waterstof (directe conversie WoZ) Productie groengas Productie warmte (Netto-) Import
Kernenergie
Vraag elektriciteit Vraag waterstof Vraag groengas Vraag warmte Conversieverliezen
________________________________ 26
Ook in de scenario’s met minder vollasturen kan voldoende elektriciteit geproduceerd worden om aan de binnenlandse vraag te voorzien in Nederland. De extra productie wordt daarom volledig ingezet voor de productie van waterstof.
53
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
6.4
Grotere potentie wind op zee Met meer windmolens op zee kan meer energie geproduceerd worden in Nederland. De extra windmolens kunnen gebruikt worden om waterstof te produceren om de directe waterstofvraag en de vraag naar synthetische brandstoffen in te vullen 27. Figuur 18 geeft een overzicht van de energiebalans bij 100 GW wind op zee in 2050, voor de Nationale Sturing-scenario’s. Ten opzichte van de reguliere scenario’s, met 70 GW wind op zee, is vanzelfsprekend minder import nodig. Met 100 GW wind op zee is tussen de 10% (bij scenario Kernenergie) en 15% (bij scenario Extra wind op zee en zon op dak) import nodig. Bij 70 GW wind op zee ligt de importbehoefte tussen de 25 en 30%. De importbehoefte neemt dus flink af door extra wind op zee. Het verschil tussen de scenario’s verandert amper hierdoor. Figuur 18 – Totale energiebalans op jaarbasis scenario’s Nationale Sturing – extra wind op zee
Totale energiebalans - Nationale Sturing 900 800 700
TWh
600
79 17 20
17 20
500 400
171
326
268
104 17 20
304
158
65 17 20
17 20
150 17 20
326
268
268
300 200 100
273
239
258
239
266
239
0 Extra wind op land en zonneparken
Extra wind op zee en zon op dak
Productie elektriciteit wind/zon/kernenergie Productie waterstof (directe conversie WoZ) Productie groengas Productie warmte (Netto-) Import
Kernenergie
Vraag elektriciteit Vraag waterstof Vraag groengas Vraag warmte Conversieverliezen
________________________________ 27
Ook in de scenario’s met 70 GW wind op zee kan voldoende elektriciteit geproduceerd worden om aan de binnenlandse vraag te voorzien in Nederland. De extra productie wordt daarom volledig ingezet voor de productie van waterstof.
54
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
6.5
Uitstellen klimaatdoelstelling 2030 naar 2031 Windparken op zee kunnen in 2050 voldoende elektriciteit produceren voor een klimaatneutraal energiesysteem, ook zonder extra wind op land en zonneparken (scenario Extra wind op zee en zon op dak). Maar de uitrolsnelheid van windparken op zee is een beperkende factor bij het halen van de te verwachten klimaatdoelen voor 2030. Het is naar verwachting niet mogelijk om meer dan de geplande 17 GW wind op zee te realiseren in 2030. Echter, in 2031, een jaar na de klimaatdoelstelling van 2030, wordt een forse hoeveelheid extra wind op zee gerealiseerd, 4 GW extra. Dit leidt tot 18 TWh extra CO2-vrije elektriciteitsproductie, wat een aanzienlijke bijdrage kan leveren aan de opgave voor extra CO 2vrije elektriciteit. Als de doelstelling voor 50% groene waterstof in de industrie uitgesteld wordt van 2030 naar 2031, en deze extra productie van windparken op zee meegerekend wordt, dan is slechts 23 TWh extra CO2-vrije energieproductie nodig. In dat geval zou, bij het illustratieve pakket van ‘Alles uit de kast’, geen extra wind op land en zonneparken nodig zijn. Door de klimaatdoelstelling een jaar op te schuiven kan tijd gewonnen worden, waardoor er meer ruimte is om een keuze te maken voor een mix aan CO2-vrije energiebronnen in 2050.
Zo wordt het door het uitstellen van de klimaatdoelstelling makkelijker om te kiezen voor de scenario’s Extra wind op zee en zon op dak of Kernenergie. Het uitstellen van de doelstelling van 50% groene waterstof van 2030 naar 2031 is een keuze die Nederland niet zelf kan maken. Op dit moment vinden nog onderhandelingen plaats over de hoogte van de groene waterstof doelstelling binnen de EU (naar verwachting 50 %) en het specifieke doel en tijdspad voor Nederland. Het kan een politieke keuze zijn om uitstel aan te vragen, maar deze keuze kan niet alleen door Nederland gemaakt worden. Voor uitstel is overleg nodig met de Europese Commissie. Of Nederland deze toestemming krijgt is onzeker. Bij de keuze van het uitstellen van de klimaatdoelstelling moet ook in acht worden genomen dat de elektrificatie van de energievraag na 2030 doorzet. De binnenlandse elektriciteitsvraag zal door verdere verduurzaming van de vraag ook fors toenemen richting 2050, van 206 TWh in 2030 tot 450-500 TWh in 2050 (inclusief vraag elektriciteit voor binnenlandse productie waterstof, zie energiebalansen in Paragraaf 2.2.3). Dit komt overeen met een toename van de elektriciteitsvraag van ongeveer 15 TWh per jaar.
55
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
7 Conclusies Het doel van dit onderzoek is om een beeld te schetsen op welke wijze het Nederlandse energiesysteem klimaatneutraal kan worden in 2050 en van de afwegingen tussen verschillende CO2-vrije energiebronnen zoals wind op land, zonneparken, wind op zee, zon op dak of import van waterstof. De hoofdvraag die hieruit volgt is: Hoe kunnen de klimaatdoelen voor 2030 en 2050 behaald worden, met en zonder extra windmolens op land en zonneparken, en wat zijn de afwegingen tussen de verschillende CO2-vrije energiebronnen? In de voorgaande hoofdstukken zijn we ingegaan op de verschillende deelvragen die gesteld zijn in de inleiding (zie Hoofdstuk 1) om deze hoofdvraag te beantwoorden. Hieronder geven we een overzicht van de belangrijkste conclusies van deze hoofdstukken.
7.1
Mogelijke scenario’s klimaatneutraal energiesysteem 2050 In 2050 moet de Nederlandse energievoorziening klimaatneutraal zijn. Dit betekent dat er uitsluitend gebruik gemaakt moet worden van CO2-vrije energiebronnen. We stellen drie scenario’s op voor de invulling van de energievraag. In elk van de varianten nemen we aan dat de ambitie van de RES voor 35 TWh hernieuwbare opwek op land gerealiseerd wordt. En in elk van de scenario’s nemen we aan dat de ambitie van 70 GW wind op zee in 2050 gerealiseerd wordt. Maar verder verschillen de scenario’s. We onderscheiden de volgende drie scenario’s: 1. Extra windmolens op land en zonneparken. In deze variant gaan we uit van groei van het opgestelde vermogen aan windmolens op land en zonneparken bovenop de doelstelling van 35 TWh hernieuwbare opwek op land. 2. Extra wind op zee en zon op dak. In deze variant gaan we ervanuit dat er geen groei komt van het opgestelde vermogen aan windmolens op land en zonneparken na het behalen van de doelstelling van 35 TWh hernieuwbare opwek op land. In plaats daarvan wordt extra zon op dak ontwikkeld en wordt een groter aandeel van de energie van windparken op zee gebruikt voor de elektriciteitsvoorziening. 3. Kernenergie.
In deze variant gaan we ervanuit dat er geen groei komt van het opgestelde vermogen aan windmolens en zonneparken na het behalen van de doelstelling van 35 TWh hernieuwbare opwek op land. In plaats daarvan worden kerncentrales geplaatst. In elk van deze scenario’s gaan we uit van zoveel mogelijk productie van elektriciteit met wind-, zon- en kernenergie (binnen de voorwaarden van de scenario’s), totdat het niet meer efficiënt is om extra vermogen van deze bronnen toe te voegen omdat een groot deel van de extra productie dan niet meer direct gebruikt kan worden voor de invulling van de elektriciteitsvraag. Zo is het bijvoorbeeld niet efficiënt om meer dan 100 GW (90 TWh) zon te realiseren tot 2050, ook al is er meer potentie. Daarnaast is het niet efficiënt om alle energie van de 70 GW aan wind op zee als elektriciteit aan land te brengen.
56
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 19 – Totale energiebalans op jaarbasis scenario’s Nationale Sturing
Figuur 19 geeft een overzicht van de energiebalans voor elk van de scenario’s. De belangrijkste conclusies zijn: — Er zijn voldoende binnenlandse energiebronnen om te voorzien in de eigen elektriciteitsvoorziening voor elk van de scenario’s. Door ongelijktijdigheid van vraag en aanbod zijn opslag van energie, conversie van overschotten in elektriciteit en productie met regelbare waterstofcentrales nodig. — Er zijn echter niet voldoende binnenlandse energiebronnen om de totale binnenlandse energievraag in te vullen. In elk van de scenario’s is import van energie nodig, vermoedelijk in vorm van waterstof of afgeleide producten van waterstof, zoals methanol of ammoniak. De omvang van de import verschilt per scenario. Het is de verwachting dat elk van de scenario’s haalbaar is. — Het is niet efficiënt om meer dan 100 GW aan zon (op dak, infrastructuur of veld) in te passen in het energiesysteem. Extra productie kan amper gebruikt worden om de elektriciteitsvraag in te vullen; er ontstaan dan voornamelijk extra overschotten. Deze overschotten kunnen opgeslagen worden in batterijen of omgezet worden in waterstof, maar beide opties zijn bij zon erg duur. 100 GW aan zon kan naar verwachting volledig ingevuld worden met zon op daken en infrastructuur.
— Bij extra windmolens op land hoeft een kleiner aandeel van de windparken op zee gebruikt te worden voor elektriciteitslevering en kunnen op zee meer waterstof of synthetische brandstoffen gemaakt worden. In essentie komt het dus neer op een afweging tussen windmolens op land en extra import van synthetische brandstoffen. — De wijze van invulling van de toekomstige energievraag heeft ook effect op de benodigde energie-infrastructuur. Hoeveel en welke nieuwe energie-infrastructuur nodig is in de toekomst hangt af van de precieze invulling van het energiesysteem en is niet
57
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
kwantitatief in te schatten voor de scenario’s. Dit hangt namelijk ook in grote mate af van de ruimtelijke uitwerking van de scenario. Er kunnen wel enkele algemene conclusies getrokken worden. Zoals dat er meer elektriciteitsinfrastructuur op zee nodig is als meer wind op zee ingezet wordt voor de elektriciteitsvoorziening, dat uitbreidingen van de elektriciteitsinfrastructuur op land nodig zijn om nieuwe windmolens en zonneparken op land aan te sluiten en dat er extra uitbreidingen aan laag- en middenspanningsnetten nodig zijn als er extra zonnepanelen op daken of op infrastructuur geplaatst worden.
7.2
Haalbaarheid klimaatdoelstelling 2030 Nederland heeft de doelstelling om zijn uitstoot van broeikasgassen in 2030 met tenminste 55% terug te brengen ten opzichte van 1990. Om deze doelstelling te halen is forse elektrificatie van de energievraag nodig. Maar elektrificatie van de energievraag leidt alleen tot significante reductie van de CO2-uitstoot als hier ook extra CO2-vrije elektriciteitsproductie tegenover staat. In het onderzoek ‘Alles uit de kast’ is onderzocht (Werkgroep Extra Opgave, 2022) hoeveel CO2-vrije elektriciteit en groene waterstof nodig is om de doelstelling van 55% reductie te kunnen halen. Uit dit onderzoek volgt dat naar verwachting ruim 40 TWh extra CO2-vrije energie nodig is, bovenop de huidige plannen voor 2030. Een verdere versnelling van de uitrol van windparken op zee voor 2030 is naar verwachting niet mogelijk, waardoor andere bronnen nodig zijn om deze doelstelling te halen. Deze extra energie moet dus geleverd worden door andere bronnen. De belangrijkste bronnen zijn zon op dak, zonneparken, wind op land, waterstofproductie bij windparken op zee, import van waterstof of ombouw van gascentrales. In het illustratieve pakket van ‘Alles uit de kast’ wordt 9 TWh ingevuld met productie van waterstof met windparken op zee, 4 TWh met extra kleinschalig zon-pv, 13 TWh met extra (CO2-vrije) regelbare productie en 5 TWh met waterstofimport.
Er is dan nog 10 TWh nodig om de benodigde 41 TWh extra aanbod van CO 2-vrije energie te behalen. Deze 10 TWh wordt in het illustratieve pakket ingevuld met grootschalige zon (op dak op of op land) of wind op land (Werkgroep Extra Opgave, 2022). Deze 10 TWh kan ook ingevuld worden met import van groene waterstof, maar het is onzeker of de mondiale markt voor groene waterstof in 2030 al van de grond gekomen is. Tegelijkertijd is het niet de verwachting dat al deze groene waterstof in Nederland geproduceerd wordt. De verwachte elektriciteitsvraag voor elektrolysers is 14 TWh, uitgaande van de ambitie van 4 GW aan elektrolysers28 in plaats van de 7,5 GW die nodig is bij het illustratieve pakker van Alles uit de kast. De verwachte elektriciteitsvraag is dan ongeveer 180 TWh. In dat geval is 15 TWh extra CO2-vrije elektriciteitsproductie in Nederland nodig. De resterende vraag naar groene waterstof moet dan opgevangen worden met import. In dat geval zou in het illustratieve pakket van ‘Alles uit de kast’ geen extra wind en zon op land nodig zijn. In de scenario’s Extra wind op zee en zon op dak en Kernenergie zou de 10 TWh grootschalige zon (op dak op of op land) of wind op land uit het illustratieve pakket vanuit ‘Alles uit de kast’ (met 7,5 GW elektrolysecapaciteit) ingevuld moeten worden met extra grootschalige zon op dak.
Om dit te kunnen realiseren is additioneel stimulerend beleid nodig. Daarnaast zijn extra maatregelen nodig om inpassing in het elektriciteitsnet mogelijk te maken, zoals het aansluiten van zonnepanelen op 50% van het paneelvermogen (nu al een eis bij en het plaatsen van batterijen bij zonnepanelen. Als gekozen wordt om deze ________________________________ 28
Zie beslisnota bij Kamerbrief inzake voortgang waterstofbeleid. We rekenen met 3.500 draaiuren (TNO, 2022b).
58
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
additionele productie in te vullen met alleen zon dan kan 70% van deze productie gebruikt worden voor het invullen van de elektriciteitsvraag, de rest is overschot. Bij een combinatie van wind op land en zon kan een iets groter aandeel van de additionele productie gebruikt worden voor het invullen van de elektriciteitsvraag, ongeveer 75%. Er zijn enkele onzekerheden en politieke keuzes die impact hebben op benodigde hoeveelheid extra CO2-vrije elektriciteitsproductie in 2030. Dit gaat onder meer om de onzekerheid rondom het aantal vollasturen van wind op land en wind op zee. Als deze hoger uitvallen dan nu aangenomen wordt in de berekeningen van het PBL, dan is minder extra CO2-vrije energieproductie nodig (6 TWh minder). Daarnaast is het een politieke keuze of alle energie-intensieve industrie in Nederland blijft en of de doelstelling uitgesteld wordt naar 2031. Deze keuzes kunnen zorgen dat minder CO2-vrije energieproductie gerealiseerd hoeft te worden richting 2030. Indien de kunstmestindustrie uit Nederland vertrekt, is 28 TWh minder CO2-vrije energieproductie nodig en bij het uitstellen van de doelstelling naar 2031 is 18 TWh minder CO2-vrije energieproductie nodig.
7.3
Afwegingen
7.3.1 Maatschappelijke kosten De negatieve effecten van wind en zon op land op omwonenden vertalen zich in een daling van huizenprijzen van nabijgelegen woningen. Deze externe kosten zijn in grote mate afhankelijk van de locatie en de mate van clustering van de windmolens en zonneparken. Bij een grote mate van clustering in dunbevolkte gebieden is sprake van veel minder externe kosten. Dit heeft vanuit maatschappelijk kostenperspectief dus de voorkeur. Door de externe kosten van wind en zon op land zijn de externe kosten het hoogst voor het scenario Extra wind op land en zonneparken. In vergelijking met de totale productiekosten zijn de externe kosten relatief beperkt. Het gaat dan om enkele procenten. Als je naar de totale maatschappelijke kosten van energieproductie kijkt, dan lijkt het scenario Extra wind op zee en zon op dak het goedkoopst uit te vallen. Maar dit is in grote mate afhankelijk van het verschil in kosten tussen binnenlandse productie met windmolens op land en import van waterstof. Er is nog veel onzekerheid over de ontwikkeling van de prijs van transport van geïmporteerde waterstof. Als binnenlandse productie van energie relatief goedkoop wordt ten opzichte van import van waterstof of synthetische brandstoffen, dan heeft het scenario Extra wind op land en zonneparken iets lagere maatschappelijke kosten.
7.3.2 Importbehoefte Als er gekozen wordt om geen wind op land en zonneparken meer te realiseren, bovenop de ambitie van de RES, dan heeft dit impact op de importbehoefte van energie in Nederland. In elk scenario is import van energie nodig, maar de importbehoefte is het grootst in het scenario Extra wind op zee en zon op dak. In het scenario Extra wind op zee en zon op dak, waar geen extra wind en zon op land gerealiseerd worden, is de importbehoefte bij het vraagscenario Nationale Sturing 30%. In het scenario Extra wind op land en zonneparken is de importbehoefte 25%. Met inzet van kernenergie kan de importbehoefte van energie nog verder teruggebracht worden, al is in dat geval wel import van uranium noodzakelijk (dat is niet meegenomen in deze analyse). De omvang van de importbehoefte is afhankelijk van de energievraag en de binnenlandse productie, maar ook van bepaalde ontwikkelingen en politieke keuzes. In een gevoeligheids-
59
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
analyse hebben we gekeken naar de effecten van het aantal vollasturen van wind op land en wind op zee, krimp van de energie-intensieve industrie en een grotere potentie van wind op zee op de importbehoefte. Tabel 9 geeft een overzicht van de importafhankelijkheid bij elk van de gevoeligheidsanalyses, als aandeel van de totale energievraag. Tabel 9 – Aandeel importafhankelijkheid energievraag 2050 Gevoeligheidsscenario
Extra wind op land en zonneparken
Extra wind op zee en zon op dak
Kernenergie
Basisscenario
25%
30%
25%
Krimp energie-intensieve industrie
20%
25%
17,5%
Krimp internationale scheeps- en luchtvaart
10%
15%
10%
Meer vollasturen wind op zee en wind op land
20%
25%
20%
Grotere potentie wind op zee
10%
15%
10%
Elk van deze ontwikkelingen verlagen de importbehoefte, maar in elk geval blijft Nederland deels afhankelijkheid van import. En de verschillen tussen de drie scenario’s (Extra wind op land en zonneparken, Extra wind op zee en zon op dak en Kernenergie) veranderen hierdoor niet. Dit betekent dat het uitsluiten van wind en zon op land altijd leidt tot meer importbehoefte.
7.3.3 Overige afwegingen Bij de afweging tussen CO2-vrije energiebronnen spelen ook sociale overweging. Wind en zon op land kunnen zorgen voor verminderd draagvlak voor de energietransitie, aangezien ze door omwonenden als last worden ervaren. Dit geldt een stuk minder voor wind op zee, zon op daken en import van energie. Lokaal eigenaarschap van windmolens op land, zon op daken en zonneparken kan mogelijk ook sociale voordelen opleveren. Zo kan het mogelijk bijdragen aan de gemeenschapszin van lokale gemeenschappen, voordelen opleveren voor lokale economieën en bijdragen aan een eerlijkere verdeling van de opbrengsten van de energietransitie (Horstink, L. et al., 2019). Tegelijkertijd kan het ook, bij onvoldoende draagvlak en rechtvaardige verdeling van lusten en lasten, leiden tot tweespalt in lokale gemeenschappen. De sociale aspecten zijn verder niet onderzocht in dit onderzoek.
60
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Literatuur Berenschot & Kalavasta, 2020.Klimaatneutrale Energiescenario's 2050 : Scenariostudie ten behoeve van de integrale infrastructuurverkenning 2030-2050, Utrecht: Berenschot. Buck Consultants & CE Delft, 2021.Potential for Hydrogen hub Schelde-Delta region. CE Delft, 2018.Waterstofroutes Nederland : Blauw, groen en import, Delft: CE Delft. CE Delft, 2020a.Kosten zontoepassingen: Methode om private en maatschappelijke kosten te vergelijken, Delft: CE Delft. CE Delft, 2020b.Potentieel van lokale biomassa en invoedlocaties van groengas : Een verkenning voor 2030, Delft: CE Delft. CE Delft, 2020c.Verkenning ontwikkeling CO2-vrije flexibele energietechnieken, Delft: CE Delft. CE Delft.2021.Windenergie voor elektrificatie: Bij welke elektriciteitsprijzen gaat het elektrificatiepotentieel in de industrie maximaal benut worden?, Windenergie voor elektrificatie. CE Delft, 2022.50% green hydrogen for Dutch industry : Analysis of consequences draft RED3, Delft: CE Delft. Decisio & Witteveen+Bos, 2018.Integrale kosten-batenstudie vervolgroutekaart windenergie op zee, Amsterdam: Decisio. Delft., C. & Pondera Consult, 2023.Integrale Effectenanalyse Programma Energiehoofdstructuur. Dröes, M. I. & Koster, H. R. A., 2021. Wind turbines, solar farms, and house prices. Energy Policy, 155, 112327.
ECN, 2018.Scoping analysis of the potential yield of the Hollandse Kust (noord) wind farm and the influence on the existing wind farms in the proximity, Petten: ECN. Ecofys, 2018.Kostprijs van zon-pv en wind in 2030: Ecofys. EFTI & Decisio, 2016.Toeristisch-economische potentie windparken gemeente Emmen ; Onderzoek naar de impact van windparklocaties op het toerisme: European Tourism Futures Institute (EFTI) ; Decisio. Generation.Energy.2021.Ruimtelijk potentieel van zonnestroom in Nederland", TKI Urban Energy www.topsectorenergie.nl - Ruimtelijk potentieel van zonnestroom in Nederland.pdf. Generation.Energy & PosadMaxwan, 2020.Ruimtelijke uitwerking Energiescenario’s, Den Haag: PosadMaxwan. Horstink, L., Luz, G., Soares, M. & Ng, K.2019.Review and characterisation of collective renewable energy prosumer initiatives. PROSEU-Prosumers for the Energy Union:
61
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Mainstreaming active participation of citizens in the energy transition (Deliverable N°2.1). Horizon 2020 (H2020-LCE-2017) Grant Agreement N°764056, University of Porto /UPORTO 15-5-2019 www.ec.europa.eu/research/participants/documents/. IRENA.2020. Webinar Wind and Solar [Online] www.irena.org mei 2021. NAO, 2017.Hinkley Point C, London: National Audit Office (NAO). Netbeheer Nederland.2021.Het Energiesysteem van de Toekomst: Integrale Infrastructuurverkenning 2030 - 2050, Netbeheer Nederland www.netbeheernederland.nl/Toekomstscenario's.pdf. PBL, 2021.Klimaat- en energieverkenning (KEV) 2021, Den Haag: Planbureau voor de Leefomgeving (PBL). PBL, 2022.Klimaat- en Energieverkenning (KEV) 2022, Den Haag: Planbureau voor de Leefomgeving (PBL). Quintel.2021.Energy Transition Model, www.pro.energytransitionmodel.com. TNO, 2022a.De verwachte impact van windturbines op huizenprijzen in Nederland. Een ruimtelijke analyse voor de periode 2020-2030, Den Haag: TNO. TNO, 2022b.Extra opgave elektriciteitsvoorziening 2030, Amsterdam: TNO. Van Dorp, J.2019.The Hinkley Point C case: is nuclear energy expensive?, 23 decmber 2019, www.medium.com/generation-atomic/the-hinkley-point-c-case-is-nuclear-energyexpensive.
Werkgroep Extra Opgave.2022.Alles uit de kast : Een verkenning naar de opgaven voor het Nederlandse elektriciteitssysteem van 2030, Uitvoeringsoverleg Elektriciteit, www.open.overheid.nl/rapport-alles-uit-de-kast-eindrapportage-werkgroep-extraopgave.pdf.
62
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
A Modellering energiescenario’s In deze bijlage gaan we uitgebreid in op de modellering van de energiescenario’s. We geven een beschrijving van de werking van het model. Vervolgens gaan we in op de aannames rondom energievraag en bespreken we de optimalisatie van energieproductie.
A.1
Werking model Figuur 20 geeft een schematische weergave van de modellering van de elektriciteitsvoorziening en de waterstofvoorziening. De elektriciteitsvoorziening rekenen we door op uurbasis. Dit is noodzakelijk om de ongelijktijdigheid van vraag en productie en de effecten daarvan op de inzet van waterstofcentrales en elektrolysers goed mee te nemen. Bij waterstof is er ook ongelijktijdigheid tussen vraag en aanbod, maar het is de verwachting dat daar vraag en aanbod gebalanceerd kan worden met waterstofopslag, zonder dat dit grote effecten heeft op de energiebalans (alleen kleine energieverliezen bij opslag). Daarom is het daar niet noodzakelijk om een doorrekening op uurbasis te maken. Figuur 20 – Schematische weergave energiemodel elektriciteit en waterstof
Het doel van het model is om de inzet van verschillende productiebronnen voor het invullen van de energievraag te bepalen. Het model balanceert vraag en aanbod van elektriciteit op uurbasis en vraag en aanbod van waterstof op jaarbasis.
63
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Het model heeft enkele inputs: — De vraag naar elektriciteit (op uurbasis) en waterstof op jaarbasis is een input voor het model, uit het ETM29 (Quintel Intelligence, 2022). De uurlijkse elektriciteitsvraag is gebaseerd op het weerjaar 2015. Het gaat hier om de directe vraag naar elektriciteit en waterstof. De vraag naar waterstof voor elektriciteitsproductie (met regelbare centrales) en de vraag naar elektriciteit voor waterstofproductie (met elektrolyse) worden berekend in het model en zijn afhankelijk van de productie. — Vermogens van niet-regelbare elektriciteitsproductie (wind op zee, wind op land, zon op dak/infra, zonneparken, kernenergie). — Productieprofielen voor alle niet-regelbare bronnen, uit het ETM (Quintel Intelligence, 2022). Deze productieprofielen zijn ook gebaseerd op het weerjaar 2015. — Het totale beschikbare vermogen voor wind op zee. Hierna geven we een omschrijving van de stappen die doorlopen worden in het model: — Op basis van de vermogens van niet-regelbare elektriciteitsproductie en de productieprofielen van al deze bronnen , wordt de productie van niet-regelbare elektriciteitsbronnen per uur berekend. Dit wordt gecombineerd met de elektriciteitsproductie per uur. Per uur wordt zo berekend of er overschotten of tekorten van elektriciteit zijn en wat de omvang daarvan is.
— Op basis van de uurlijkse tekorten en overschotten wordt een inschatting gemaakt de inzet van batterijen, op uurbasis. Deze batterijen vlakken de overschotten en tekorten van elektriciteit af, maar kunnen niet alle overschotten en tekorten uitbalanceren. — Op basis van de overschotten en tekorten per uur, na balancering met batterijen, wordt een inschatting gemaakt van de overschotten en tekorten van elektriciteit op jaarbasis. — De overschotten van elektriciteit worden omgezet in waterstof. Dit wordt meegenomen als aanbod aan de waterstofkant van het model. Hier gaat een deel van de energie verloren. We gaan uit van een efficiëntie van 67%, conform II3050 (Netbeheer Nederland, 2021). — De tekorten van elektriciteit moeten worden ingevuld met productie van waterstofvraag. Dit wordt meegenomen als vraag aan de waterstofkant van het model. Hier gaat een deel van de energie verloren. We gaan uit van een efficiëntie van 73%, conform II3050 (Netbeheer Nederland, 2021). — Bij de inputs is bepaald welk vermogen aan windparken op zee ingezet wordt voor productie van elektriciteit. De rest van de windenergie wordt ingezet voor waterstofproductie. Op basis van het totale beschikbare vermogen voor wind op zee en het vermogen wind op zee voor elektriciteitsproductie wordt bepaald hoeveel vermogen wind op zee ingezet wordt voor waterstofproductie op zee.
Hier gaat een deel van de energie verloren. We gaan uit van een efficiëntie van 67%, conform II3050 (Netbeheer Nederland, 2021). — Vervolgens wordt de energiebalans van waterstof opgemaakt. Het verschil tussen de vraag naar waterstof (directe vraag en vraag waterstofcentrales) en het aanbod van waterstof (elektrolyse met overschotten elektriciteit en directe conversie van wind op zee). Het verschil tussen de vraag en aanbod van waterstof wordt ingevuld met import. Daarnaast bepalen we in het model de vraag en het aanbod van groengas en warmte. Hiervoor nemen we direct de cijfers vanuit het ETM over (Quintel, 2021).
________________________________ 29
64
Energietransitiemodel.
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
A.2
Optimalisatie energieproductie Bij het energiemodel, omschreven in de vorige paragraaf, zijn de vermogens van nietregelbare elektriciteitsproductie een input. Bij een inefficiënte verdeling tussen de verschillende bronnen kan een groot deel van de elektriciteit niet direct gebruikt worden. Om realistische en efficiënte scenario’s te modelleren, hebben we een optimalisatie gedaan voor de vermogens van verschillende bronnen, en dan met de vermogens voor wind (op land en op zee) en zon. De optimalisaties worden hieronder beschreven. Bij de optimalisatie van verschillende bronnen kijken we naar de marginale benutting van de elektriciteitsproductie. Bij de marginale benutting bepalen we welk deel van het laatste kWh-elektriciteitsproduct (de marginale productie) direct gebruikt kan worden voor invulling van de elektriciteitsvraag. Het overige deel van de additionele productie is overschot en kan worden weggegooid, opgeslagen in batterijen of omgezet worden in waterstof.
A.2.1 Nationale Sturing Bij de Nationale Sturing-scenario’s gaan we uit van zoveel mogelijk productie van elektriciteit met wind, zon en kernenergie, totdat het niet meer efficiënt is om extra vermogen van deze bronnen toe te voegen (omdat een groot deel van de extra productie dan niet meer direct gebruikt kan worden voor de invulling van de elektriciteitsvraag). Voor het Nationale Sturing-scenario Extra wind op land en zonneparken nemen we voor zon op dak (49 GW), zon op veld (57 GW) en wind op land (20 GW) de aannames van het oorspronkelijke scenario van II3050 over (Berenschot & Kalavasta, 2020). Vervolgens kijken we hoeveel wind op zee hierbij nog efficiënt ingezet kan worden voor de productie van elektriciteit, met een minimum van 21 GW (plannen tot 2031). Figuur 21 geeft de marginale benutting van de productie (welk deel van de extra productie kan gebruikt worden voor invulling van elektriciteitsvraag) bij een toenemend vermogen aan wind op zee. Het figuur laat zien dat de marginale benutting afneemt bij een toenemend vermogen. We gaan in het scenario Extra wind op land en zonneparken uit van een vermogen van wind op zee van 27,5 GW, aangezien het totale opgestelde vermogen van wind op land en wind op zee samen dan gelijk is aan de piekvraag in het jaar. Bij een hoger vermogen van wind op zee daalt de marginale benutting tot onder de 25%.
65
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 21 – Marginale benutting elektriciteit wind op zee, scenario Nationale Sturing Extra wind op land en zonneparken
Voor het Nationale Sturing-scenario Extra wind op zee en zon op dak gaan we uit van de huidige prognoses voor zon op veld (7 GW) en wind op land (7,5 GW). Vervolgens onderzoeken we hoeveel wind op zee en zon op dak hierbij nog efficiënt ingezet kan worden voor de productie van elektriciteit. Voor zon op dak (57 GW) en wind op zee (27,5 GW) nemen we de vermogens van het scenario Extra wind op land en zonneparken als ondergrens, aangezien we in dit scenario uitgaan van extra wind op zee en zon op dak. Eerst hebben we bepaald hoeveel wind op zee nuttig gebruikt kan worden. We bepalen eerst hoeveel wind op zee nuttig toegevoegd kan worden (Figuur 22). We gaan uit van 32,5 GW wind op zee, aangezien bij een hoger vermogen de marginale benutting tot onder de 25% daalt. Vervolgens bepalen we, bij een vermogen wind op zee hoeveel zon op dak nuttig toegevoegd kan worden (Figuur 23). We gaan uit van 100 GW zon op dak, aangezien bij een hoger vermogen de marginale benutting tot onder de 20% daalt.
66
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 22 – Marginale benutting elektriciteit wind op zee, scenario Nationale Sturing Extra wind op zee en zon op dak
Figuur 23 – Marginale benutting elektriciteit zon op dak scenario Nationale Sturing Extra wind op zee en zon op dak
67
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Bij het scenario Kernenergie gaan we ook uit gaan we uit van de huidige prognoses voor zon op veld (7 GW) en wind op land (7,5 GW). Voor zon op dak en wind op zee sluiten we aan bij het scenario Extra wind op land en zonneparken. We gaan uit van 8,3 GW kernenergie (maximale potentie binnen huidige reserveringen).
A.2.2 Internationale Sturing Bij de Internationale Sturing-scenario’s nemen we aan dat een aanzienlijk deel van de elektriciteit geproduceerd wordt met waterstofcentrales die gebruik maken van geïmporteerde waterstof. Dit betekent dat in deze scenario’s niet het maximale potentieel voor wind, zon en kernenergie, dat efficiënt gebruikt kan worden, benut wordt. Voor het Internationale Sturing-scenario Extra wind op land en zonneparken nemen we voor zon op dak (18 GW), zon op veld (34 GW) en wind op 10 GW) de aannames van het oorspronkelijke scenario van II3050 over (Berenschot & Kalavasta, 2020). Vervolgens kijken we hoeveel wind op zee hierbij nog efficiënt ingezet kan worden voor de productie van elektriciteit, met een minimum van 21 GW (plannen tot 2031). Figuur 24 geeft de marginale benutting van de productie (welk deel van de extra productie kan gebruikt worden voor invulling van elektriciteitsvraag) bij een toenemend vermogen aan wind op zee. Het figuur laat zien dat de marginale benutting afneemt bij een toenemend vermogen. We gaan in het scenario Extra wind op land en zonneparken uit van een vermogen van wind op zee van 37,5 GW, aangezien het totale opgestelde vermogen van wind op land en wind op zee samen dan gelijk is aan de piekvraag in het jaar. Bij een hoger vermogen van wind op zee daalt de marginale benutting tot onder de 25%.
Figuur 24 – Marginale benutting elektriciteit wind op zee, scenario Internationale Sturing Extra wind op land en zonneparken
Bij het Internationale Sturing-scenario Extra wind op zee gaan we uit van de huidige prognoses voor zon op veld (7 GW) en wind op land (7,5 GW). In dit scenario gaan we, ten op-
68
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
zichte van het scenario Extra wind op land en zonneparken, uit van inwisseling van wind op land door wind op zee en vervanging van zon op veld door zon op dak, aangezien in deze scenario’s niet het maximale potentieel voor wind, zon en kernenergie benut wordt. We gaan uit van 2,5 GW wind op zee extra ten opzichte van het scenario Extra wind op land en zonneparken, aangezien er 2,5 GW wind op land minder is. We gaan uit van een 27 GW zon op dak extra, aangezien er 27 GW zon op land minder is. Bij het scenario Kernenergie gaan we uit van de huidige prognoses voor zon op veld (7 GW) en wind op land (7,5 GW). Voor zon op dak en wind op zee sluiten we aan bij het scenario Extra wind op land en zonneparken. We gaan uit van 3,3 GW kernenergie (huidige plannen kabinet).
69
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
B Aannames kostenberekeningen B.1
Externe kosten
B.1.1 Wind op land De totale externe kosten van windmolens op land zijn afhankelijk van de hoeveelheid woningen binnen 2,5 kilometer en daarmee van de locatie van de windmolens. De externe kosten van windmolens liggen een stuk lager in dunbevolkte gebieden. Aangezien met name de eerste windturbine effect heeft op de woningwaarde is het totale welvaartsverlies ook afhankelijk van de concentratie van windmolens. Daarom hebben we onderscheid gemaakt tussen spreiding en clustering van windmolens. Voor de berekening van de externe kosten zijn we uitgegaan van de specifieke situatie die bekeken is in de Integrale Effectenanalyse van het Programma Energiehoofdstructuur. De literatuur biedt voldoende kengetallen om de effecten op omwonenden te bepalen. Zo is er een waardedaling zichtbaar voor woningen in Nederland tot 2,5 kilometer van een windmolen (Dröes, M. I. & Koster, H. R. A., 2021). Deze daling is groter naarmate een windturbine dichter bij een woning staat en naarmate de windturbine hoger is. Voor windmolens met een minimale tiphoogte van 150 meter is binnen een straal van 2 kilometer een waardedaling van 5,4% te zien. Daarnaast wordt aangetoond dat met name de eerste turbine in de buurt van een woning effect heeft op de woningwaarde.
De orde van grootte van deze effecten wordt bevestigd in ander onderzoek naar de invloed van windmolens op woningprijzen in Nederland (TNO, 2022a). Er wordt aangetoond dat windmolens met een tiphoogte van meer dan 150 meter binnen een straal van 1 kilometer een gemiddelde waardedaling van 8% teweegbrengen, terwijl dat binnen 1 tot 2,5 kilometer 4,5% bedraagt. Als bandbreedte voor onze analyse hebben we daarom gekozen voor een minimum van 5,4% binnen een straal van 2 kilometer en een maximum van 5,9% binnen een straal van 2,5 kilometer. Aangezien met name de eerste windturbine effect heeft op de woningwaarde zal het totale welvaartsverlies bij spreiding van hernieuwbare opwek groter zijn. Deze aanname is in lijn met EFTI & Decisio, (2016), die aangeven dat de landschappelijke het kleinst is bij concentratie van turbines. Hierbij moet de kanttekening worden geplaatst dat bovengenoemde onderzoeken niet hebben gekeken naar de grootte van een windpark. Het is immers niet ondenkbaar dat de externe kosten hoger zijn wanneer er een groot windpark voor de deur staat dan wanneer dit er slechts één of enkele windturbines zijn. Om hier niet aan voorbij te gaan, hebben we bij clustering van windmolens gekozen voor een potentiële waardedaling van 10 tot 20% binnen een straal van 2,5 kilometer. In de analyse is de grootte van windparken als startpunt genomen.
Hierbij is uitgegaan van een gemiddeld indirect ruimtegebruik van 12 MW per km2. Figuur 25 illustreert het verschil in impact bij clustering en spreiding. Figuur 26 toont aan hoe de impactzone van een windpark is benaderd. Een overzicht van de totale externe kosten is te zien in Tabel 10. Voor de berekening van de totale externe kosten is ingeschat hoeveel woningen binnen 2 en 2,5 km van de windmolens staan.
70
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 25 – Illustratie impact clustering en spreiding van vijf windmolens
Figuur 26 – Illustratie impact windpark
Tabel 10 – Overzicht externe kosten windmolens Spreiding windmolens
Clustering windmolens
Laag
Hoog
Laag
Hoog
Totaal (mln €)
13.230
17.395
1.095
2.737
LCoE (€ ct/kWh)
0,6
0,6
0,1
0,2
Naast externe kosten voor omwonenden kan er door recreanten ook welvaartsverlies worden ervaren als gevolg van hinder die hun beleving beïnvloed. De literatuur biedt geen kwantitatieve studies naar de effecten hiervan. Wel volgt uit de kwalitatieve analyse van
71
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
EFTI & Decisio, (2016) dat bij een goede inpassing de effecten van windmolenparken op toerisme beperkt zijn. De effecten op natuur en biodiversiteit zijn ook afhankelijk van de locatie van windmolens. Door de toepassing van clustering worden minder windturbines en in of nabij ecologisch gevoelige gebieden en Nationale Landschappen. Deze effecten kunnen niet gekwantificeerd worden.
Wind op land in stedelijke omgeving randstad We hebben ook onderzocht hoe groot de externe kosten zijn van wind op land in stedelijk gebied in de randstad. Hiervoor hebben we enkele specifieke casussen bekeken voor nieuwe windmolens in Amsterdam. De methodiek die hierboven gehanteerd is voor het bepalen van de externe kosten van windmolens gaat uit van een verband tussen de relatieve woningwaardedaling en de afstand tot de windmolen, waarbij de relatieve woningwaardedaling afneemt bij een grotere afstand tot een afstand van 2,5 kilometer. Dit gaat uit van de aanname dat elke woning binnen 2,5 kilometer visuele hinder ondervindt van deze windmolens. Maar dit gaat niet op voor de stedelijke omgeving. De visuele hinder, en daarmee de externe kosten, nemen steeds verder af naarmate er meer rijen woningen tussen een woning en de windmolen komen. Dit is niet meegenomen in de onderzoeken naar de daling van de woningwaarde als gevolg van windmolens. Die onderzoeken gaan uit van zicht op de windmolen. Daarom is deze methodiek niet direct toepasbaar op de situatie van windmolens in de stedelijke omgeving. Uit geografische analyses van de specifieke casus die we bekeken hebben volgt dat vooral woningen binnen 1 kilometer van de windmolen mogelijk zicht hebben op de windmolens en daarmee visuele hinder ondervinden.
Woningen op een grotere afstand dan 1 kilometer van de windmolens liggen achter andere woningen, gebouwen of snelwegen en ondervinden daarmee amper hinder van de windmolens. Daarom rekenen we alleen externe kosten toe aan woningen binnen een straal van 1 kilometer. Binnen 1 kilometer hebben niet alle woningen zicht op de windmolen. We schatten in dat tussen de 20 en 80% van de woningen binnen 1 kilometer visuele hinder ondervinden. Binnen 1 kilometer daalt de woningwaarde van deze woningen naar verwachting met ongeveer 8% (TNO, 2022a). We hebben twee casussen uitgewerkt, op verschillende locaties en met een verschillend aantal windmolens dat geplaatst wordt. In de eerste casus die we uitgewerkt hebben; het plaatsen van drie windmolens bij de Noorder IJ-plas, gaat het om ongeveer 3.500 woningen binnen 1 kilometer, waarvan 700 tot 2.800 woningen visuele hinder ondervinden. Uitgaande van een woningwaarde tussen de € 300.000 en 350.000 (goedkopere woningen in stedelijk gebied in de randstad) leidt dit tot externe kosten tussen de 1 en 4 eurocent/kWh. Bij een tweede casus, het plaatsen van één windmolen bij het sciencepark liggen de externe kosten per kWh het hoogst. Dit komt doordat er veel woningen in de buurt liggen (ruim 5.700 binnen een kilometer) en slechts één windmolen geplaatst wordt. De externe kosten bij deze casus liggen naar verwachting tussen de 5 en 20 eurocent/kWh.
Deze analyses laten zien dat de externe kosten erg verschillen, ook binnen de stad. Vanuit het perspectief van externe kosten heeft het de voorkeur om te kiezen voor locaties met zo min mogelijk woningen in de buurt en indien gekozen wordt voor het plaatsen van de windmolens, om meerdere windmolens bij elkaar te plaatsen.
72
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
B.1.2 Zon op veld Het effect van zonneparken op woningwaardes wordt geschat op 2,6% binnen een straal van 1 kilometer (Dröes, M. I. & Koster, H. R. A., 2021). Bij spreiding van deze zonneparken nemen we aan dat de opwek volledig is verspreid over 333 zonneparken, waardoor er meer omwonenden hinder ondervinden van deze zonneparken. Bij de realisatie van de geclusterde zonneparken zal het welvaartsverlies lager zijn (de illustraties in Figuur 25 en Figuur 26 zijn hier ook op van toepassing). In lijn met de analyse voor windparken is er echter voor gekozen om uit te gaan van een hogere impact bij zonparken van grote schaal, zoals bij clustering. In dat geval hebben we aangenomen dat de woningwaardedaling binnen een straal van 1 kilometer 5 tot 10% bedraagt. De totale externe kosten zijn te zien in Tabel 10. Hier zijn aannames gemaakt over het aantal woningen binnen een straal van 1 km van de zonneparken. Tabel 11 – Overzicht externe kosten zonneparken
B.2
Spreiding zonneparken
Clustering zonneparken
Laag
Hoog
Laag
Hoog
Totaal (mln €)
5.546
5.546
141
282
LCoE (€ ct/kWh)
0,6
0,6
0,01
0,03
Overige resultaten
B.2.1 Kosten productie elektriciteit Tabel 12 geeft een overzicht van de kosten voor productie van elektriciteit voor de scenario’s Nationale Sturing, voor de drie prijsscenario’s. We geven de totale kosten voor de productie van elektriciteit. Maar de productie van elektriciteit verschilt tussen de energiescenario’s, aangezien een wisselend deel van de productie direct gebruikt kan worden en de overige productie omgezet wordt in waterstof. Aangezien ook de overschotten van elektriciteit waarde hebben, deze kunnen worden gebruikt voor elektrolyse, geven we in Tabel 12 ook de gemiddelde productiekosten voor elektriciteit. De totale productiekosten voor het scenario Extra wind op zee en zon op dak liggen het laagst bij alle drie de prijsscenario’s. De kosten voor elektriciteitsproductie liggen het hoogst bij het scenario Kernenergie bij de prijsscenario’s A en B en het hoogst bij het scenario Extra wind op land en zonneparken bij prijsscenario C. Dit beeld verandert iets als gekeken wordt naar de productiekosten per eenheid geproduceerde energie30. Dan zijn de productiekosten het laagst bij het scenario Extra wind op land en zonneparken voor prijsscenario A. Bij de andere prijsscenario’s zijn de kosten nog steeds het laagst voor het scenario Extra wind op zee en zon op dak.
De verschillen tussen de scenario’s Extra wind op land en zonneparken en Extra wind op zee en zon op dak zijn klein. Bovenstaande conclusies gelden ook bij de scenario’s Internationale Sturing.
________________________________ 30
De totale productie is niet gelijk in elk van de scenario’s. De scenario’s Extra hernieuwbare opwek op land heeft meer overschotten van elektriciteit dan de overige scenario’s (het scenario Kernenergie heeft de minste overschotten). Deze overschotten kunnen echter ook gebruikt worden om waterstof te produceren en zijn daarom niet waardeloos. Daarom geven de productiekosten per eenheid geproduceerde energie een eerlijker beeld van de verhouding tussen de scenario’s.
73
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Tabel 12 – Jaarlijkse kosten productie elektriciteit scenario’s Nationale Sturing (in €mln) Energiebron
Extra hernieuwbare opwek op land A
B
C
A
B
C
A
B
C
Wind op zee (elektrisch)
2.500
3.100
3.700
2.900
3.700
4.400
2.500
3.100
3.700
Zon op dak
1.000
1.200
1.700
2.100
2.500
3.300
1.000
1.200
1.700
Zon op veld
1.200
1.500
1.900
200
200
200
200
200
200
Wind op land
1.500
1.800
2.400
600
700
900
600
700
900
Kernenergie
0
0
0
0
0
0
8.200
6.900
5.100
9.000
7.500
6.900
9.200
7.400
6.600
6.000
5.100
4.700
Waterstofcentrales Totale productiekosten Gemiddelde productiekosten (€/kWh)
Extra wind op zee en zon op dak
Kernenergie
15.200 15.100 16.600 14.900 14.400 15.500 18.400 17.100 16.300 4,7
4,6
5,1
4,8
4,6
5,0
6,2
5,7
5,4
B.2.2 Totale externe kosten De totale externe kosten zijn afhankelijk van de exacte productielocaties en de mate van clustering van de opwek. Daarnaast is er een behoorlijke mate van onzekerheid over de omvang van de externe kosten. Dit wordt geïllustreerd in Figuur 27. Dit figuur geeft een overzicht van de externe kosten van één energiescenario, bij spreiding of clustering van hernieuwbare opwek op land en met een lage of hoge inschatting van de externe kosten. De omvang van de externe kosten varieert voor dit specifieke energiescenario tussen de € 100 miljoen en 900 miljoen per jaar. Dit figuur toont wederom aan hoe belangrijk het is om bij het plaatsen van hernieuwbare opwek op land rekening te houden met de effecten op de omgeving. Figuur 27 – Illustratie onzekerheid omvang externe kosten
74
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
De omvang van de externe kosten varieert per scenario. Figuur 28 toont de externe kosten voor de drie Nationale Sturing-scenario’s. We gaan hierbij uit van het gemiddelde van de externe kosten (gemiddelde van spreiding en clustering opwek en gemiddelde hoogte externe kosten). Het figuur laat zien dat de externe kosten het hoogst zijn bij het scenario Extra wind op land en zonneparken. Dit komt doordat de externe kosten van windmolens en zonneparken op land een stuk hoger liggen dan de externe kosten van zonnepanelen op daken/infrastructuur, wind op zee en kernenergie. Het verschil tussen de scenario’s zal kleiner zijn als windmolens en zonneparken op land geclusterd worden in dunbevolkte gebieden. Figuur 28 – Externe kosten elektriciteitsproductie
Figuur 29 geeft een overzicht van de totale kosten voor elektriciteitsproductie voor de scenario’s Nationale Sturing, bij prijsscenario B (gemiddeld). Dit figuur laat zien dat de externe kosten beperkt zijn ten opzichte van de totale productiekosten. Ook als de externe kosten meegenomen wordt blijft de conclusie staan dat de kosten het laagst zijn bij het scenario Extra wind op zee en zon op dak, voor elk van de prijsscenario’s, al moet wederom de opmerking gemaakt worden dat deze kosten niet direct vergeleken kunnen worden aangezien de totale productie van elektriciteit niet gelijk is en dit effect heeft op de kosten van productie van waterstof.
75
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 29 – Jaarlijkse maatschappelijke kosten elektriciteitsproductie scenario’s Nationale Sturing, bij gemiddelde prijzen
76
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
C Resultaten scenario’s C.1
Resultaten scenario Internationale Sturing
C.1.1 Energiescenario Figuur 30 geeft een overzicht van de elektriciteitsproductie voor de drie Internationale Sturing-scenario’s. In elk van deze scenario’s gaan we ervan uit dat een aanzienlijk deel van de elektriciteit geproduceerd wordt met waterstofcentrales die gebruikmaken van geïmporteerde waterstof. Dit betekent dat in deze scenario’s niet het maximale potentieel voor wind, zon en kernenergie, dat efficiënt gebruikt kan worden, benut wordt. Figuur 30 – Elektriciteitsproductie scenario’s Internationale Sturing
Ook in deze scenario’s wordt het grootste gedeelte van de elektriciteitsproductie van windparken op zee. De totale productie van elektriciteit is in elk van deze scenario’s ongeveer gelijk. Figuur 31 geeft de elektriciteitsbalans op jaarbasis voor de scenario’s Internationale Sturing. De omvang van de overschotten is het grootst bij het scenario Extra wind op zee en zon op dak, maar de verschillen tussen de scenario’s zijn klein. De tekorten van elektriciteit, die ingevuld moeten worden met waterstofcentrales, zijn bij alle scenario’s ongeveer even groot.
77
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 31 – Elektriciteitsbalans op jaarbasis scenario’s Internationale Sturing
Figuur 32 geeft een overzicht van de waterstofbalans voor de Internationale Sturingscenario’s. De figuren laten zien dat er in elk scenario forse import van waterstof nodig is. Er zitten weinig verschillen tussen de scenario’s. Figuur 32 – Waterstofbalans op jaarbasis scenario’s Internationale Sturing
78
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Figuur 33 geeft een overzicht van de energiebalans voor de scenario’s Internationale Sturing. De conversieverliezen zijn het hoogst bij het scenario Extra wind op land en zonneparken en de import is het grootst bij het scenario Extra wind op zee en zon op dak, maar de onderlinge verschillen zijn klein. Figuur 33 – Totale energiebalans op jaarbasis scenario’s Internationale Sturing
C.2
Maatschappelijke kosten Tabel 13 – Jaarlijkse kosten productie elektriciteit scenario’s Internationale Sturing (in € mln)
79
Energiebron
Extra hernieuwbare opwek op land
Extra wind op zee en zon op dak
Kernenergie
A
B
C
A
B
C
A
B
C
Wind op zee (elektrisch)
3.400
4.200
5.100
3.600
4.500
5.400
3.400
4.200
5.100
Zon op dak
400
400
600
900
1.100
1.500
400
400
600
Zon op veld
700
900
1.100
200
200
200
200
200
200
Wind op land
800
900
1.200
600
700
900
600
700
900
Kernenergie
0
0
0
0
0
0
3.300
2.700
2.000
Waterstofcentrales
10.200
11.000 €11.900
10.100
10.900
11.800
9.700
10.500
11.300
Totale productiekosten
15.400
17.500
19.900
15.300
17.400
19.800
17.400
18.800
20.200
Gemiddelde productiekosten (€/kWh)
4,9
4,6
6,3
4,8
5,5
6,2
5,6
6,0
6,5
220235 - Nut en noodzaak extra wind op land in 2030 en 2050 – December 2022
Tabel 14 – Jaarlijkse maatschappelijke kosten productie en import energie scenario’s Internationale Sturing (in € mln) Energiebron
Extra hernieuwbare opwek op land A
B
C
A
B
C
A
B
C
Productie elektriciteit31
8.500
9.500
11.000
8.500
9.750
11.250
10.750
11.250
11.750
Productie waterstof32
7.000
7.750
8.500
6.500
7.250
8.000
7.000
7.750
8.500
Import waterstof
39.000
19.500
9.750
39.250
19.750
9.750
38.750
19.500
9.750
750
1.000
1.250
750
1.000