Onderzoek Trajectverkenning Klimaatneutraal 2050.pdf

TRAJECTVERKENNING KLIMAATNEUTRAAL 2050 Trajecten naar een klimaatneutrale samenleving voor Nederland in 2050

Colofon Trajectverkenning Klimaatneutraal 2050 Trajecten naar een klimaatneutrale samenleving voor Nederland in 2050 © PBL Planbureau voor de Leefomgeving Den Haag, 24 april 2024 PBL-publicatienummer: 5093

Contact Bart.Strengers@PBL.nl

Auteurs Bert Daniëls en Bart Strengers (projectleiders)

Medeauteurs Dick van Dam, Hans Elzenga, Gerben Geilenkirchen, Nico Hoogervorst, Paul Koutstaal, Jelle van Minnen, Arjan Plomp, Marc Schouten, Jaco Stremler, Roel van der Veen, Henk Westhoek, Wouter Wetzels

Met dank aan Marian Abels, Boris van Beijnum, Filip de Blois, Pieter Boot, Michiel Hekkenberg, Hans Hilbers, Anton van Hoorn, Özge Özdemir, Steven van Polen, Lena Schulte-Uebbing, Mariësse van Sluisveld, Inge Stammes, Martine Uyterlinde, Herman Vollebergh, Martin Scheepers (TNO), Jos Sijm (TNO), Joost van Stralen (TNO), Maarten Afman (Alliander), Heleen de Coninck (TUE), Gert Jan Kramer (UU), Wim Turkenburg (UU/WTEEC), Alexander Wirtz (Quintel)

Redactie figuren Beeldredactie PBL

Omslagfoto Patrick Vertommen. Kunstwerk: Peter Van Eyck

Eindredactie en productie Uitgeverij PBL

Toegankelijkheid Het PBL hecht veel waarde aan de toegankelijkheid van zijn producten. Mocht u problemen ervaren bij het lezen ervan, dan kunt u contact opnemen via info@pbl.nl. Vermeld daarbij s.v.p. de naam van de publicatie en het probleem waar u tegenaan loopt. Delen uit deze publicatie mogen worden overgenomen op voorwaarde van bronvermelding: PBL (2024), Trajectverkenning Klimaatneutraal 2050. Trajecten naar een klimaatneutrale samenleving voor Nederland in 2050, Den Haag: Planbureau voor de Leefomgeving. Het PBL doet onderzoek naar de leefomgeving en het leefomgevingsbeleid in Nederland en daarbuiten. Denk aan milieu, natuur en ruimtelijke inrichting. Met onze verkenningen, analyses en evaluaties leveren we strategische kennis voor beleid, politiek, maatschappelijke organisaties en het bredere publiek. We geven daarbij niet alleen feiten en inzichten over het hier en nu, maar kijken ook vooruit naar de nabije en verdere toekomst. We doen ons onderzoek gevraagd en ongevraagd, onafhankelijk en wetenschappelijk onderbouwd.

Inhoud Voorwoord

5

Samenvatting

7

BEVINDINGEN

12

Bevindingen: Trajectverkenning Klimaatneutraal 2050

13

VERDIEPING

43

1

Inleiding

44

1.1 1.2 2.1 2.2

Nederland klimaatneutraal Leeswijzer Aanpak op hoofdlijnen Algemene uitgangspunten

44 46 47 51

3

Vraagsectoren

55

3.1 3.2 3.3

Industrie Mobiliteit Gebouwde omgeving

55 62 70

4

Aanbodsectoren

84

4.1 4.2 4.3

Elektriciteit Biogrondstoffen Waterstof

84 91 101

5

Klimaat- en energiebeleid in de EU

106

5.1 5.2 5.3

Toegenomen Europese klimaatambities Fit for 55 Fit for 2050?

106 109 117

6

Integrale trajecten naar klimaatneutraliteit in 2050

121

6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7

Beeld op hoofdlijnen Kosten Brandstoffen, feedstocks en CCS Elektriciteit Vraagsectoren Vergelijking met beleid en doelen

127 144 147 158 168 179

7

Discussie

185

7.1 7.2

Vergelijking met andere studies Vervolgonderzoek

185 197

Afkortingenlijst PBL | 3

202

Begrippenlijst

204

Referenties

207

Bijlagen

216

Bijlage 1 OPERA Bijlage 2 Exogene prijsaannames en schaduwprijzen Bijlage 3 Het nationale kostensaldo

216 221 226

PBL | 4

Voorwoord Door de uitstoot van broeikasgassen verandert ons klimaat snel en ingrijpend. Dit wordt steeds meer zichtbaar en voelbaar in Nederland en daarbuiten. Klimaatverandering heeft vérstrekkende gevolgen voor mens en natuur. Daarom is het van groot belang om haar zoveel mogelijk te beperken. Het is een wereldwijde opgave om de uitstoot van broeikasgassen zo snel mogelijk naar nul brengen. Deze opgave is in Europa en Nederland vertaald in het wettelijk vastgelegde doel om in 2050 klimaatneutraal te zijn. Dit is geen eindpunt, maar wel een duidelijk richtpunt. Het betekent concreet dat we nog 26 jaar hebben ons ons energie- en grondstoffensysteem fundamenteel te herzien. Een maatschappelijke transformatie van ongekende omvang. Dat wordt ook duidelijk uit de voorliggende studie, waarin het PBL mogelijke technische trajecten naar klimaatneutraliteit heeft verkend. Voor goed beleid is het essentieel een helder beeld te krijgen van de technische mogelijkheden en beperkingen van de specifieke situatie van Nederland. Dat is het doel van deze studie. We brengen knelpunten en oplossingsrichtingen in kaart. Daarbij hebben we gekeken naar alle sectoren van de Nederlandse economie tezamen (inclusief lucht- en scheepvaart), en zowel naar energie als grondstoffen. Ook is rekening gehouden met de internationale context en Europees beleid.

Het realiseren van een maatschappelijke transformatie, zoals die naar klimaatneutraliteit, vergt visie en vasthoudendheid. Er is langdurig, consistent en diep doordacht beleid nodig. Het is aan de overheid om niet alleen de richting te bepalen, maar ook om ruimte en vertrouwen aan ondernemers en burgers te geven, zodat zij kunnen veranderen en vernieuwen. Mede op basis van deze trajectverkenning zal het PBL de komende jaren met onderzoek blijven bijdragen aan de benodigde kennis voor goed beleid om de transformatie naar klimaatneutraliteit te realiseren. Dat onderzoek zal zich niet alleen richten op de technische en economische aspecten van de transformatie, zoals in deze studie, maar ook zal het de institutionele en sociale aspecten van de transformatie belichten. Marko Hekkert Directeur PBL

PBL | 5

PBL | 6

Samenvatting Het is technisch haalbaar: Nederland klimaatneutraal in 2050. Maar daarvoor moeten wel alle zeilen worden bijgezet Om in 2050 klimaatneutraal te zijn, zijn forse veranderingen nodig in zowel de elektriciteits- en warmtevoorziening als de productie en het gebruik van brand- en grondstoffen (zie figuur S.1). Dit betekent concreet: meer energie besparen en meer elektriciteit produceren met CO2-vrije bronnen zoals zonne-, wind- en kernenergie. Deze elektriciteit moet worden ingezet in plaats van fossiele brandstoffen. Ook moet meer gebruik worden gemaakt van lokale warmtebronnen. Duurzame biogrondstoffen en groene waterstof moeten daarnaast efficiënt en op grote schaal worden ingezet. De capaciteit van CO2afvang en -opslag (CCS) moet worden vergroot en benut en daarnaast moeten aanpassingen worden doorgevoerd in de landbouw en het landelijk gebied. Het is hierbij geen kwestie van of-of, maar van enen. Het op voorhand uitsluiten of sterk beperken van een van deze emissiereductieopties maakt het behalen van klimaatneutraliteit in 2050 duurder of zelfs onmogelijk. Dat blijkt uit deze analyse van het PBL naar verschillende trajecten die leiden naar een klimaatneutraal Nederland in 2050. Daarbij kijken we met name naar de periode na 2030. Onder ‘klimaatneutraliteit’ verstaan we netto nul uitstoot van broeikasgassen in Nederland.

Daarbij tellen we ook de bunkerbrandstoffen mee die in Nederland worden getankt voor de internationale lucht- en scheepvaart. Restemissies van broeikasgassen in 2050 worden gecompenseerd met negatieve emissies in Nederland zelf. Uitgangspunt van deze analyse was om de trajecten richting klimaatneutraliteit vorm te geven tegen de laagste nationale kosten – het saldo van directe financiële kosten en baten vanuit nationaal perspectief – voor de periode 2030-2050. Voor het doel van deze studie hebben we gerekend met een gematigde economische groei en een economische structuur die niet wezenlijk verandert in de tijd. Wel nemen we veranderingen mee die rechtstreeks voortvloeien uit een transitie naar een klimaatneutrale samenleving, zoals de verandering van de productie van brandstoffen. Bij een transitie naar klimaatneutraliteit spelen naast reductie van broeikasgassen ook andere aspecten een belangrijke rol, zoals het gebruik van de schaarse ruimte, de beschikbaarheid en inzet van kritieke grondstoffen, de beschikbaarheid van arbeidskrachten, de verdeling van lusten en lasten en het gedrag van consumenten, bedrijven en overheden. Die worden in deze studie niet uitvoerig behandeld, maar deze studie kan wel een startpunt vormen voor vervolgstudies die op deze onderwerpen ingaan.

PBL | 7

Figuur S.1

Om fossiele energie te vervangen, is een verveelvoudiging vereist van de productie van CO2-vrije elektriciteit, CO2-vrije warmte, biogrondstoffen en groene waterstof. De productie en het gebruik hiervan versnelt na 2030 De productie van elektriciteit in 2050 wordt circa drie tot vijf keer zo groot als in 2022. Die van CO2-vrije elektriciteit een factor zes tot acht (zie figuur S.2). In 2022 kwam rond de zeven procent van de gebruikte energie direct of indirect van elektriciteit uit wind-, zonne- en kernenergie. Uit onze analyse blijkt dat dit in 2030 naar verwachting zo’n veertien procent zal zijn en in 2050 tussen de vijftig en zestig procent. Door meer te elektrificeren maken we het Nederlandse energiesysteem minder afhankelijk van internationale energiemarkten en fossiele energie, maar het zorgt wel voor grote opgaven: de hernieuwbare-elektriciteitsproductie moet nog verder groeien, evenals de capaciteit van de elektriciteitsnetten. Voor het deel van het energiegebruik dat niet door elektriciteit vervangen wordt, zijn andere oplossingen nodig. Het gaat hierbij om de na elektrificatie resterende transportbrandstoffen voor met name zeevaart en luchtvaart en grondstoffen voor chemicaliën en plastic (feedstocks). Voor deze toepassingen kan fossiele grondstof vervangen worden door biogrondstof, afval en waterstof uit elektrolyse (groene waterstof).

De resterende CO2-uitstoot uit fossiele energie wordt afgevangen en opgeslagen of gecompenseerd met negatieve emissies. Hiervoor is het nodig dat zowel het aanbod van biogrondstoffen en groene waterstof als de capaciteit van CO2-opslag op internationale schaal fors groter worden. Tegelijkertijd is al duidelijk dat de PBL | 8

beschikbaarheid daarvan begrensd zal zijn. Efficiënter omgaan met energie beperkt het gebruik van deze schaarse energiedragers en CCS, en is mede daarom van groot belang. Als het aanbod van biogrondstoffen, groene waterstof en/of de capaciteit voor CO2-opslag niet tijdig wordt vergroot, wordt het halen van klimaatneutraliteit substantieel duurder vanwege de schaarste die optreedt. Klimaatneutraliteit kan zelfs onmogelijk worden bij de veronderstelde economische groei en economische structuur. In dat geval kan het halen van klimaatneutraliteit betekenen dat het noodzakelijk is om het consumptieniveau aan te passen, zoals door een andere leefstijl waarbij fors minder energie en grondstoffen worden gebruikt en minder emissies vrijkomen. Figuur S.2

PBL | 9

Tot 2030 is de afbouw van fossiele energie nog beperkt. Voor 2030 zijn we uitgegaan van het nationale doel om de uitstoot van broeikasgassen met 55 procent te hebben gereduceerd ten opzichte van 1990. Dit betekent dat daarna, in een beperkte periode van 20 jaar, een grote omslag moet plaatsvinden (zie ook figuur S.2).

Impact van tegenvallende beschikbaarheid en hoge kosten van biogrondstoffen en groene waterstof kan worden verkleind door reductie van de brandstofvraag en meer capaciteit voor CO2-opslag In de door het PBL doorgerekende trajecten zijn in 2050 drie tot zes keer zoveel biogrondstoffen nodig als in 2022. En voor groene waterstof komen de trajecten uit op een productiecapaciteit in 2050 van 250 tot 500 petajoule, terwijl de huidige capaciteit nihil is. De benodigde hoeveelheid waterstof is even groot als wat geproduceerd kan worden door alle tot 2040 aangekondigde groene-waterstofprojecten in Nederland. Deze projecten bevinden zich nog voor het overgrote deel in de haalbaarheidsfase of de conceptfase en zijn daarom nog onzeker. Bij beperkte waterstofproductie in Nederland zal ook import een rol spelen. Omvangrijke import van biogrondstoffen is in alle trajecten noodzakelijk, met name voor de geavanceerde biobrandstofproductie. De opschaling van productie en logistiek van biogrondstoffen uit afvalstromen, landbouw en bosbouw en groene waterstof op ten minste Europese schaal en op korte termijn verdient hoge prioriteit. Dit geldt ook voor maximaal en hoogwaardig hergebruik van plastic afval voor de productie van nieuw plastic. Het is dus de vraag of er tijdig voldoende biogrondstoffen en groene waterstof beschikbaar zullen zijn.

Doordat deze energiedragers worden verhandeld op Europese en mondiale markten heeft Nederland maar beperkt invloed op het vergroten van de beschikbaarheid van biogrondstoffen en waterstofproductie en -import. Dit vergt dus gecoördineerd Europees beleid. De beperkte en onzekere beschikbaarheid is een risico voor de haalbaarheid van klimaatneutraliteit in 2050. Nederland kan dit risico verkleinen door de nationale brandstofvraag te reduceren en de CO2opslag in Nederland te vergroten. Reductie van de brandstofvraag kan door elektrificatie, energiebesparing en gebruik van lokale warmte, zoals geothermie, restwarmte en omgevingswarmte. Dit is bijvoorbeeld relevant voor de gebouwde omgeving, waar het grootschalig gebruik van duurzame gassen zoals groen gas en waterstof op het eerste gezicht het eenvoudigst lijkt omdat het minimale aanpassingen vergt ten opzichte van het huidige aardgasgebruik. Door schaarste van deze duurzame gassen in de integrale trajecten – en bijkomende hoge kosten – blijken alternatieven, zoals elektrificatie en warmtenetten echter toch aantrekkelijker.

Nederland is in 2050 mogelijk wel klimaatneutraal, maar dat betekent nog niet dat het ook fossielvrij is In de meeste doorgerekende trajecten uit deze studie wordt er in Nederland dus nog een klein deel fossiele energie gebruikt in 2050. Volledige uitfasering van fossiele energie is alleen mogelijk als er op tijd meer biogrondstoffen en waterstof beschikbaar zijn. Indien deze uitfasering maatschappelijk gewenst is, is daarvoor specifiek beleid nodig. De CO2-uitstoot die in 2050 nog gepaard gaat met het gebruik van fossiele energie moet dan worden afgevangen en bijvoorbeeld onder de zeebodem worden opgeslagen. Of we moeten deze uitstoot compenseren door niet de fossiele uitstoot af te vangen en op te slaan, maar die uitstoot te compenseren door afvang en opslag van biogene CO2 die in deze studie vooral vrijkomt bij de biobrandstofproductie. Daarbij wordt recent door planten of bomen uit de lucht gehaalde CO2 permanent opgeslagen (negatieve emissies).

PBL | 10

In de verschillende trajecten die we in deze studie verkennen, varieert de ruimte voor CO2-opslag in 2050 tussen de 20 en 50 miljoen ton per jaar, waarvan het grootste deel afkomstig zal zijn uit biogene bronnen. Deze negatieve emissies zijn ook nodig om de nog resterende emissies te compenseren die niet afkomstig zijn van energiegebruik. In de verschillende trajecten bedragen deze restemissies in 2050 tussen de 12 en 17 megaton CO2-equivalenten. Het overgrote deel hiervan is afkomstig uit de sector landbouw en landgebruik; dit is de enige sector waarbij het technisch vrijwel onmogelijk is de broeikasgasemissies tot netto nul terug te brengen (tenzij de veestapel zou krimpen tot minder dan een kwart van de huidige omvang in combinatie met grootschalige bosaanleg). Deze restemissies zijn voornamelijk methaan en lachgas. De omvang van de CO2-opslag is eindig en er zijn na 2050 ook netto negatieve emissies nodig. Daarom zal verdere reductie van niet-energiegerelateerde uitstoot en verdere uitfasering van het dan nog resterende gebruik van fossiele energie nodig zijn.

Om negatieve emissies te realiseren, kan CO2-afvang en -opslag bij de productie van geavanceerde biobrandstoffen belangrijk worden Geavanceerde biobrandstoffen kunnen fossiele brandstoffen in de luchtvaart en scheepvaart vervangen.De productie van deze biobrandstoffen moet al voor 2030 op gang komen, ook richting klimaatneutraliteit in 2050. Bij biobrandstoffabrieken komt relatief zuivere biogene CO2 vrij. Omdat deze fabrieken continu opereren, is CO2-afvang hier naar verwachting goedkoper dan bij sommige andere emissiebronnen, zoals bij elektriciteitsproductie. Bij elektriciteitsproductie is de inzet van brandstoffen zoals aardgas en biobrandstof, vooral na 2040, beperkt tot pieklastcentrales met weinig vollasturen. Door de relatief lage concentratie van CO2 in de verbrandingsgassen en het geringe aantal vollasturen is CO2-afvang hier veel duurder. In de trajecten richting klimaatneutraliteit in 2050 vindt CO2-afvang bij de elektriciteitsproductie dan ook niet plaats. Omdat de hoeveelheid gebruikte brandstof in elektriciteitscentrales beperkt is en steeds beperkter wordt door de groei van met name wind- en zonne-energie, zou het hoe dan ook gaan om een betrekkelijk kleine hoeveelheid CO2.

Zelfs als de productie van geavanceerde biobrandstoffen achterblijft, is CO2-afvang en -opslag qua kosten en langetermijnperspectief aantrekkelijker in de industrie dan bij elektriciteitsproductie.

De trajecten in deze studie zijn gebaseerd op overkoepelende doelen voor broeikasgasemissies en niet op bestaand beleid. Desondanks sluiten de meeste trajecten aan bij de koers die vanuit het Europese beleid wordt ingezet Op hoofdlijnen lijken er geen grote tegenstrijdigheden te zijn tussen de uitkomsten van deze studie en de oplossingsrichtingen waar het EU-beleid zich op de termijn tot 2030 of 2035 richt. Dat geldt met name voor de trajecten met lagere CO2-opslagplafonds, die minder zwaar leunen op compensatie van restemissies door negatieve emissies. Dat sluit aan bij veel EU-beleid dat er op is gericht om de emissies binnen alle sectoren zelf zo veel mogelijk te reduceren. Verder wordt er in veel in deze studie doorgerekende trajecten al in een vroeg stadium ingezet op relatief dure technieken (groene waterstof, synthetische brandstoffen) in lijn met het opschalingsbeleid van de EU dat hier sterk op focust. De berekeningen sluiten ook aan bij het Europese emissiehandelssysteem ETS1, onder de voorwaarde dat negatieve emissies kunnen worden verrekend met restemissies binnen dit systeem.

In deze studie is niet expliciet onderzocht in welke mate het huidige beleid en het beleid in ontwikkeling voldoende bijdraagt aan het realiseren van klimaatneutraliteit in 2050, maar duidelijk is dat aanvullend beleid op korte termijn nodig is om op koers te komen en te blijven richting klimaatneutraliteit in 2050. Deze studie zet een eerste belangrijke stap om dit nader te analyseren en dit beleid vorm te geven. PBL | 11

Bevindingen

PBL | 12

Bevindingen: Trajectverkenning Klimaatneutraal 2050 B.1 Inleiding Naar een klimaatneutraal Nederland, oftewel: netto nul broeikasgasuitstoot in 2050 In deze Trajectverkenning Klimaatneutraal 2050 (TVKN) onderzoeken we langs welke trajecten Nederland in 2050 klimaatneutraal kan worden. Onder ‘klimaatneutraal’ verstaan we: de situatie waarin de verschillende economische sectoren in Nederland netto nul broeikasgassen uitstoten, inclusief de emissies van de in Nederland geproduceerde en getankte brandstoffen voor de internationale lucht- en scheepvaart. Om de uitstoot van broeikasgassen naar nul te brengen is een enorme opgave. Voor 2030 heeft Nederland als tussendoel gesteld om 55 procent broeikasgasemissies te reduceren ten opzichte van 1990. Uitgangspunt in deze studie is een lineair reductiepad dat leidt van 55 procent reductie in 2030 naar klimaatneutraliteit in 2050. Dit sluit aan bij de doelen in de Klimaatwet en het beleid van het kabinetRutte IV. Dit reductiepad impliceert een emissiereductie van ongeveer 80 procent in 2040, maar voor 2040 zijn nog geen doelen gesteld. Recent heeft de Europese Commissie wel een voorstel gepresenteerd voor een doelstelling van 90 procent emissiereductie in de EU in 2040 (EC, 2024b, 2024a). Dat zou ook voor Nederland een rechtvaardige en haalbare doelstelling kunnen zijn (PBL, 2024g).

Over een (aangescherpt) tussendoel voor 2040 moet in Europa en Nederland de komende jaren nog worden besloten en daarom is daar in deze studie niet mee gerekend. Met alleen broeikasgasreductie is klimaatneutraliteit niet haalbaar. Voor sommige sectoren, met name de landbouw en landgebruik, is het niet mogelijk om in 2050 helemaal geen emissies meer te hebben. Dat betekent dat deze onvermijdelijke resterende emissies in 2050 in Nederland gecompenseerd moeten worden met zogenoemde negatieve emissies. Dit sluit ook aan bij de Klimaatwet, waarin is bepaald dat Nederland ‘de netto-uitstoot van broeikasgassen uiterlijk in 2050 tot nul reduceert en streeft naar negatieve emissies van broeikasgassen na 2050’ (Staatsblad, 2023). De emissies van de internationale lucht- en scheepvaart zijn op dit moment geen onderdeel van de doelen voor 2030 en 2050 in de Klimaatwet. In deze studie hebben we ervoor gekozen om de lucht- en scheepvaart wel expliciet mee te nemen, omdat deze sectoren in het kader van het Parijsakkoord ook klimaatneutraal moeten worden. Daarvoor sluiten we aan bij de mondiale doelen van de ‘International Civil Aviation Organisation’ (ICAO) en de ‘International Maritime Organisation’ (IMO), die beide streven naar nul emissies rond 2050 (ICAO, 2022; IMO, 2023).

PBL | 13

Uitgaande van gematigde economische en demografische aannames zijn ruim 30 integrale trajecten doorgerekend en onderling vergeleken In deze studie verkennen we meer dan 30 trajecten die leiden naar een klimaatneutraal Nederland in 2050. Daarvoor nemen we de verschillende economische sectoren onder de loep; drie aanbodsectoren, te weten waterstof, biogrondstoffen en elektriciteit en vier vraagsectoren, te weten industrie, mobiliteit, gebouwde omgeving en landbouw- en landgebruik. We gaan hierbij uit van de relatief gematigde demografische en economische aannames die zijn gedaan in de Klimaat en Energieverkenning 2022 (KEV 2022) en die zijn geëxtrapoleerd naar 2050. De economische structuur verandert niet wezenlijk, afgezien van veranderingen die rechtstreeks voortvloeien uit de transitie naar klimaatneutraliteit, zoals een afname van de raffinage en het vervoer van fossiele brandstoffen door zeeschepen. Zodoende laat de studie zien of en hoe bij een min of meer gelijkblijvende economische structuur en gematigde economische groei Nederland klimaatneutraal kan worden, en waar dan de grootste technische uitdagingen liggen.

Veranderingen in economische structuur en in productie en consumptie kunnen nodig zijn Uiteraard zullen de economische structuur en de economische groei zich in werkelijkheid anders ontwikkelen dan waar we in deze studie van uitgaan, maar op welke manier en in welke mate is hoogst onzeker. Er is bewust voor gekozen daar niet op te variëren. Hierdoor kunnen de ruim 30 doorgerekende trajecten onderling ook goed met elkaar en met de KEV worden vergeleken. We beweren dus niet dat er geen veranderingen in de economische structuur en in productie en consumptie nodig zouden zijn om in 2050 klimaatneutraal te worden. Door de gekozen aanpak wordt duidelijk onder welke omstandigheden er juist wél veranderingen in de economische structuur en in productie en consumptie nodig zijn voor een klimaatneutraal Nederland in 2050. Zo gaat de ‘Lerende Evaluatie Klimaatbeleid’ (PBL & VU, 2024) dieper in op de vraag hoe het klimaatbeleid de samenleving meekrijgt, zodat de benodigde technisch-economische maatregelen naast potentieel haalbaar ook daadwerkelijk uitvoerbaar blijken te zijn. Om te bepalen langs welke trajecten Nederland klimaatneutraal kan worden, hebben we gedetailleerde analyses uitgevoerd van de aanbod- en vraagsectoren (zie figuur B.1). Deze analyses zijn vervolgens gebruikt voor een integrale analyse met behulp van het OPERA-model.

Daarvoor is er eerst een inventarisatie gemaakt van de maximale beschikbaarheden uit de aanbodsectoren van waterstof, biogrondstoffen en elektriciteit. Dit is onder andere gebaseerd op het vastgestelde haalbare uitroltempo van de benodigde winnings- en conversietechnieken. Daarnaast zijn voor elk van de vier genoemde vraagsectoren, twee tot vier mogelijke trajecten in kaart gebracht om klimaatneutraal te worden. Met uitzondering van de landbouw komen deze vraagsectoren in 2050 uit op netto nul emissies.

PBL | 14

Figuur B.1

De integrale trajecten verschillen op basis van beschikbaarheid van grondstoffen, specifieke eisen aan klimaatneutraliteit en inzet van technieken Op basis van de sectorale analyses is een integrale systeemanalyse uitgevoerd die stuurt op de laagste nationale kosten. Nationale kosten zijn het saldo van directe kosten en opbrengsten voor de maatschappij als geheel voor het bereiken van klimaatneutraliteit (CE Delft, 2023b; PBL & CPB, 2020). De analyse laat zien welke technieken in welke sectoren nodig zijn, en ook welke juist niet passen. In de trajecten zijn de aannames gevarieerd voor onder andere de beschikbaarheid van biogrondstoffen, CO2-opslag, kernenergie of windenergie. De verschillende trajecten zijn geordend op basis van twee assen, zie figuur B.2. De ene as loopt van Ruime naar Beperkte beschikbaarheid van biogrondstoffen en waterstof. De andere loopt van een situatie waarin Pragmatisch op klimaatneutraliteit wordt gekoerst naar een situatie waarbij Specifieke eisen worden gesteld aan een klimaatneutraal systeem. Die specifieke eisen zijn een volledige uitfasering van fossiele energiedragers in 2050 en een plafond op het primaire energieverbruik in 2050, uitgaande van de huidige definitie van de Energy Efficiency Directive (EED).

PBL | 15

Figuur B.2

De gekozen ordening leidt tot vier kwadranten: Pragmatisch-Ruim (PR), Pragmatisch-Beperkt (PB), Specifiek-Ruim (SR) en Specifiek-Beperkt (SB). Het vierde kwadrant (SB) is leeg omdat klimaatneutraliteit onmogelijk is bij de combinatie van de veronderstelde beperkte beschikbaarheid van biogrondstoffen en waterstof en de genoemde specifieke eisen. Dit betekent dat in de kwadranten PB en SR de uiterste grenzen worden opgezocht waarbinnen klimaatneutraliteit nog mogelijk is. Binnen de drie kwadranten is verder gevarieerd in aannames, wat uiteindelijk heeft geleid tot ruim 30 onderscheiden trajecten. Ter illustratie van de hoofdbevindingen gebruiken we uit elk kwadrant één traject. Dat zijn de trajecten PR40, PB30 en SR20, waarbij het getal staat voor het plafond op de CO2-opslag in 2050 in megaton. Deze trajecten bieden een goede illustratie van de hoeken van het speelveld dat met deze studie is verkend.

De techno-economische invulling van de trajecten is in deze studie leidend. De samenhang met andere opgaven komt alleen zijdelings aan de orde Het accent van deze studie ligt op de technische invulling van een klimaatneutraal energie- en grondstoffensysteem, die de driehoek ‘schoon’ (klimaatneutraliteit), ‘betaalbaar’ (tegen de laagste nationale kosten) en ‘betrouwbaar’ (beschikbaarheid van energiedragers) afdekt. Andere publieke belangen zoals veiligheid en rechtvaardigheid – het Nationaal Plan Energiesysteem (NPE) noemt er acht (EZK, 2023e) – zijn niet expliciet meegenomen in de analyse. Ook zijn er andere grote transitieopgaven in de leefomgeving die direct of indirect samenhangen met de energietransitie. Daarbij kan gedacht worden aan biodiversiteit en natuurherstel, het tot stand brengen van een volledig circulaire economie of het veranderende ruimtegebruik in Nederland, mede als gevolg van de energietransitie.

PBL | 16

De samenhang met deze opgaven is in deze studie niet onderzocht, maar uiteraard wel relevant en medebepalend voor hoe de transitie naar een klimaatneutraal Nederland kan verlopen. Deze studie kan een goed startpunt zijn voor vervolgstudies die op dergelijke onderwerpen ingaan. Alle hiernavolgende bevindingen moeten in het licht van de hiervoor beschreven opzet, aannames en randvoorwaarden worden gelezen. Nadere informatie over de gehanteerde uitgangspunten, het gebruikte OPERA-model en uitkomsten van de berekeningen zijn te vinden op de PBL-website 1. Hier zijn ook de uitgebreide analyses van de vraag- en aanbodsectoren te vinden die zijn opgenomen in zeven achtergrondrapporten (PBL, 2024e, 2024f, 2024d, 2024a, 2024c; PBL & TNO, 2024; TNO, 2024b).

B.2 De transitie naar een klimaatneutraal energiesysteem Klimaatneutraliteit in 2050 is technisch mogelijk, maar vereist de inzet van alle beschikbare maar ook schaarse ‘bouwstenen’ voor emissiereductie In 2050 kan Nederland technisch gezien klimaatneutraal zijn. De beschikbare bouwstenen aan de productiekant zijn de CO2-vrije elektriciteitsproductie, biogrondstoffen, groene waterstof en de hieruit geproduceerde biogene en synthetische brandstoffen en grondstoffen voor de chemische industrie (verder aangeduid met de term ‘feedstocks’). Aan de gebruikskant gaat het om reductie van het energiegebruik, elektrificatie van traditionele brandstoftoepassingen voor wegverkeer, elektrificatie van warmteproductie en industriële processen en om benutting van lokale warmte. Afvang van CO2 voor gebruik of ondergrondse opslag speelt bij zowel de productie als het gebruik van energie een rol. Flexibiliteit van de elektriciteitsvoorziening moet in een klimaatneutraal energiesysteem veel meer dan nu in de aanbod- én vraagsectoren gewaarborgd worden. Buiten het energiedomein moet de uitstoot van CO2 uit veengronden omlaag, evenals de uitstoot van overige broeikasgassen uit met name de landbouw. Alle genoemde bouwstenen zijn qua potentieel begrensd en hebben verschillende functies in een klimaatneutraal energiesysteem.

Zo zijn biogrondstoffen en CO2-opslag noodzakelijk omdat ze als enige kunnen zorgen voor niet-fossiele koolstof en negatieve emissies. Per saldo zijn alle bouwstenen noodzakelijk voor het bereiken van klimaatneutraliteit. Hoogstens is er ruimte om af te zien van specifieke technieken die binnen deze bouwstenen vallen, zoals het gebruik van ammoniakmotoren in de zeescheepvaart. In figuur B.3 is te zien hoe in de integrale trajecten de broeikasgasemissies dalen richting klimaatneutraliteit, volgens het lineaire reductiepad zoals beschreven in onderdeel B.1. Tot 2035 verschillen de sectorale emissies nog relatief weinig. Daarna beginnen ze meer uiteen te lopen, wat betekent dat vanaf 2035 de uitrol van maatregelen en technieken steeds meer begint te verschillen.

1

https://www.pbl.nl/publicaties/trajectverkenning-klimaatneutraal-2050

PBL | 17

Figuur B.3

Bij de transitie naar klimaatneutraliteit is sprake van een complexe afruil tussen kosten en risico’s van beschikbaarheid van energiebronnen en technieken Alle integrale trajecten weerspiegelen een kostenoptimaal pad, dat wil zeggen het pad dat gegeven de betreffende uitgangspunten tegen minimale nationale kosten naar klimaatneutraliteit leidt. Hoe hoger de kosten, hoe diepgaander de benodigde ingrepen in het energiesysteem en hoe ingewikkelder het wordt om klimaatneutraliteit te bereiken. De bandbreedte van de netto contante waarde van de meerkosten van alle integrale trajecten voor de periode 2026-2050 bedraagt ruim 180 miljard euro. Een ruime beschikbaarheid van energiebronnen en aanbodtechnieken gaat vaak samen met relatief lage cumulatieve meerkosten om klimaatneutraliteit te bereiken. Er zijn dan immers meer vrijheidsgraden om het klimaatneutrale energiesysteem zo goedkoop mogelijk in te richten. Maar het is wel risicovol om op voorhand uit te gaan van zo’n ruime beschikbaarheid, omdat het erg onzeker is of de benodigde opschaling van (de import van) energiebronnen en technieken kan worden gerealiseerd. Omgekeerd gaat een beperkte inzet van energiebronnen en technieken vaak samen met hogere cumulatieve meerkosten, maar tegelijk is het een veiligere strategie aangezien de kans groter is dat de benodigde energiebronnen en technieken beschikbaar zijn.

Er is kortom sprake van een complexe afruil tussen de kosten van de trajecten naar klimaatneutraliteit en de risico’s ten aanzien van de beschikbaarheid van energiebronnen en technieken.

PBL | 18

Trajecten met de hoogste meerkosten zijn ook de trajecten waarin vaak sprake is van hoge CO2schaduwprijzen 2 tot (ver) boven de 1000 euro per ton CO2 in 2050. Deze trajecten – die vaak binnen het kwadrant vallen waarin sprake is van beperkte beschikbaarheid van waterstof en biogrondstoffen en waarin een plafond geldt op CO2-opslag van 20 megaton in 2050 – zijn illustratief voor een situatie waarin de praktische haalbaarheid van klimaatneutraliteit zeer twijfelachtig is. Maar nog los van de hoogte van de meerkosten van de verschillende integrale trajecten, verandert in de meeste trajecten de kostenstructuur van het Nederlandse energiesysteem de komende decennia sterk. De import van fossiele energiedragers (olie en gas) wordt vervangen door een – in energietermen – kleinere import van vooral biobrandstoffen en waterstof en vooral (meer dan de helft) door eigen duurzame energieproductie. Hierdoor nemen in de meeste trajecten per saldo de kosten van de aankoop van energiedragers af, en nemen kapitaalskosten en andere vaste kosten toe. De Nederlandse energievoorziening wordt daarmee minder gevoelig voor prijsschommelingen van energiedragers.

Klimaatneutraal is niet synoniem met fossielvrij. Het fossielvrij maken van brandstoffen en feedstocks vergt specifiek beleid en is in 2050 niet afgerond Alle integrale trajecten naar klimaatneutraliteit gaan gepaard met een forse daling van de inzet van fossiele brandstoffen en fossiele feedstocks. Dit is goed te zien in figuur B.4 en de energiestroomdiagrammen (in de figuren B.5 tot en met B.9) die de energiestromen laten zien in respectievelijk 2019, 2030 en in 2050 voor drie illustratieve trajecten (zie kader B.3 voor een toelichting op de figuren B.4 tot en met B.9). Maar dat betekent niet dat klimaatneutraliteit in 2050 synoniem is met een volledig fossielvrij energie- en grondstoffensysteem. Dit is zichtbaar in de energiestroomdiagrammen in figuur B.8 en figuur B.9 waarin aardgas en aardolie nog een rol spelen. Volledige uitfasering van fossiele brandstoffen en feedstocks in 2050 is alleen mogelijk bij voldoende beschikbaarheid van biogrondstoffen (met name import) en waterstof (met name productie binnen Nederland, maar ook import). Zelfs wanneer uitfasering in 2050 mogelijk is, hoeft dat niet altijd de meest voor de hand liggende (beleids)keuze te zijn. Het kan namelijk leiden tot forse meerkosten. Ook kan het beslag op schaarse klimaatneutrale energiedragers de reductie in andere landen moeilijker maken.

Na 2050 zullen emissiereductiemogelijkheden zich verder ontwikkelen en waarschijnlijk in kosten dalen. Het wordt dan makkelijker en goedkoper om resterend gebruik van fossiele energiedragers uit te faseren. Overigens is er na de uitfasering nog lange tijd een grote hoeveelheid fossiele koolstof in het systeem in de vorm van plastics. Het is belangrijk om deze koolstof zo hoogwaardig en langdurig mogelijk te blijven inzetten door middel van recycling.

2

De CO2-schaduwprijs is gelijk aan de kosteneffectiviteit van de duurste maatregel die nog moet worden genomen om het broeikasgasemissiereductiedoel in het betreffende jaar te halen nadat alle goedkopere maatregelen reeds zijn genomen.

PBL | 19

Kader B.3 Toelichting op de energiestroomdiagrammen en het nationaal verbruikssaldo De figuren B.5 tot en met B.9 geven − in de vorm van Sankey-diagrammen − een overzicht van de herkomst, omvang en bestemming van de verschillende energiestromen in het energiesysteem. Achtereenvolgens zijn deze stromen weergegeven voor 2019, het traject PR40 in 2030 en drie illustratieve trajecten in 2050, te weten SR20, PR40 en PB30. In de diagrammen correspondeert de breedte van de lijnen met de omvang van de betreffende energiestroom. Aan de linkerkant staan de verschillende energiebronnen naar herkomst (import, winning), rechts staan de export en het verbruik per energiedrager door de verschillende vraagsectoren. De energieverliezen zijn apart weergegeven. Het saldo van import, winning, export en verliezen correspondeert met het nationaal verbruikssaldo zoals weergegeven in figuur B.4. Winning van energie – zon-PV bij huishoudens, winning van omgevingswarmte door warmtepompen – staat altijd links, dus apart van de sectoren waarin de winning fysiek plaatsvindt. (Ruwe) aardolie (primaire energiebron) en olieproducten (omzettingsproduct van ruwe olie) zijn met verschillende kleuren weergegeven. Wederuitvoer van energiedragers – bijvoorbeeld doorlevering van ruwe aardolie aan het Duitse achterland – is weggelaten omdat het niet van wezenlijk belang is voor het Nederlandse energiesysteem.

In afwijking van de gangbare energiestatistiek is ook plastic afval opgenomen, als alternatieve grondstof voor plastic. Omgevingswarmte is een belangrijke warmtebron voor met name de gebouwde omgeving, maar telt in de Europese energiestatistieken niet als energiedrager. In figuur B.4 zijn plastic afval en omgevingswarmte daarom beide transparant weergegeven. Tussen herkomst en bestemming van de energie staan de conversiesectoren: elektriciteitscentrales, afvalverwerking, waterstofproductie en brandstofproductie. Warmte-krachtkoppeling (WKK) is ondergebracht in de vraagsector waarvoor het de warmte produceert. De energiestromen naar de vraagsectoren zijn dan ook niet helemaal hetzelfde gedefinieerd als het finaal verbruik volgens de CBS-statistieken, maar het verschil is met name richting 2050 heel klein omdat de rol van WKK sterk afneemt. De brandstofproductie omvat de productie van alle vloeibare brandstoffen en feedstocks, inclusief methanol en ammoniak, ongeacht de herkomst van de energie (fossiel, biogrondstoffen of waterstof). De uitgaande brandstofstromen zijn onderverdeeld naar fossiel, biogeen en synthetisch op basis van de bijdrage van de verschillende bronnen aan de energie-inhoud. Ammoniak – als koolstofvrije energiedrager, niet als product van de industrie – is apart weergegeven, en is altijd van synthetische oorsprong.

PBL | 20

Figuur B.4

PBL | 21

Figuur B.5

PBL | 22

Figuur B.6

PBL | 23

Figuur B.7

PBL | 24

Figuur B.8

PBL | 25

Figuur B.9

PBL | 26

Elektrificatie is de motor van de energietransitie. De emissies bij de elektriciteitsproductie dalen snel maar gaan nog niet naar nul in 2040 In 2050 is 50 tot 60 procent van de energie die naar de vraagsectoren gaat direct of indirect afkomstig van elektriciteit uit met name wind-, zonne- en kernenergie. In 2019 is dat nog niet veel meer dan 3 procent en dat loopt in de trajecten op tot rond de 14 procent in 2030. Het grootste deel is direct gebruik van elektriciteit in de vraagsectoren. Dat groeit sterk door zogenoemde directe elektrificatie; de inzet van elektriciteit in plaats van brandstoffen bij verwarming en mobiliteit. Per saldo daalt daarbij het energiegebruik omdat de elektriciteitsvraag veel minder snel stijgt dan dat het brandstofgebruik daalt. Dat komt doordat de omzettingsverliezen bij elektromotoren veel lager zijn dan bij verbrandingsmotoren, doordat warmtepompen een relatief kleine hoeveelheid elektriciteit gebruiken om een grotere hoeveelheid bruikbare warmte te produceren door opwaardering van omgevingswarmte of restwarmte en ook doordat er bij elektrische verwarming geen verbrandingsgassen vrijkomen die voor warmteverliezen zorgen. Bij zogenoemde indirecte elektrificatie worden groene waterstof en synthetische brandstoffen geproduceerd met energie uit elektriciteit.

Dat levert per saldo juist een stijging op van het energieverbruik, doordat de omzettingsverliezen bij de productie groter zijn dan bij fossiele brandstoffen. In de trajecten liggen de emissies van broeikasgassen bij de elektriciteitsproductie in 2040 nog niet op nul. Dat is anders dan waar Nederland (in 2035) en de EU (in 2040) naar streven. De broeikasgasemissies in de elektriciteitsproductie dalen wel al relatief vroeg naar een laag niveau, maar zelfs in 2050 zijn er in veel trajecten nog beperkte restemissies, die gecompenseerd worden door negatieve emissies. Het laatste deel van de emissiereductie moet vooral worden gerealiseerd door de inzet van waterstof en groen gas en niet door maatregelen in de elektriciteitssector zelf. Het afdwingen van netto nul emissies binnen de elektriciteitssector zelf kan tot extra kosten leiden.

Het gebruik van brandstoffen en feedstocks daalt en de importafhankelijkheid van olie en gas neemt sterk af Naast elektrificatie dragen isolatie, efficiëntieverbetering en benutting van lokale warmte (omgevingswarmte en aardwarmte) bij aan de daling van het brandstofgebruik. Die daling treedt vooral op in het wegverkeer en bij de warmteproductie in de industrie en de gebouwde omgeving. De daling van het brandstofgebruik is groter naarmate minder biogrondstoffen en waterstof beschikbaar zijn en/of er minder ingezet wordt op CCS (vergelijk figuur B.8 en figuur B.9). Vooral bij de gebouwde omgeving zijn de verschillen tussen de trajecten in 2050 relatief groot. De integrale analyse laat zien dat het hier meestal goedkoper is om (fossiele) brandstoffen in te zetten als daar ruimte voor is. Bij de grondstoffen voor de organische chemie (feedstocks) en in de lucht- en scheepvaart blijft het gebruik van vloeibare energiedragers in de integrale trajecten relatief hoog en zijn de onderlinge verschillen in de omvang van het gebruik in 2050 relatief gering. Ook bij een aantal industriële processen – zoals de staal- en kunstmestproductie – zijn er geen alternatieven die brandstoffen volledig kunnen vervangen.

Aangenomen is dat er bij de zeescheepvaart minder brandstof gebunkerd zal worden in Nederland, en dat bij de organische chemie het gebruik van primaire feedstocks daalt door toenemende recycling van plastics. Vergeleken met andere Europese landen blijft het gebruik van brandstoffen en feedstocks overigens nog omvangrijk omdat is aangenomen dat de productie van brandstoffen voor de lucht- en zeescheepvaart in Nederland zal blijven plaatsvinden en ook de chemische industrie in Nederland blijft. Met de daling van het gebruik van brandstoffen en feedstocks neemt ook de importafhankelijkheid van olie en gas sterk af. In 2019 werd ongeveer 90 procent van alle energie – inclusief die voor de internationale lucht- en scheepvaart en feedstocks – geïmporteerd (zie figuur B.5). In 2030 is dat in de PBL | 27

berekeningen nog steeds 85 procent (zie figuur B.6), voor het overgrote deel aardolie en aardgas. In 2050 komt in alle trajecten meer dan de helft van de energie uit Nederland zelf, zoals wordt geïllustreerd in de figuren B.7 tot en met B.9. De resterende import bestaat in 2050 vooral uit biogrondstoffen, met daarnaast plastic afval, waterstof en uranium. De herkomst van de import verschuift daarmee ook, van grotendeels van buiten de EU in 2030 naar grotendeels van binnen de EU in 2050.

Biogrondstoffen en waterstof worden vooral ingezet voor de productie van brandstoffen en feedstocks. Ook de inzet van plastic afval is belangrijk In alle trajecten vormen biogrondstoffen na elektriciteit de omvangrijkste energiestroom. Ze zijn bovendien de enige niet-fossiele koolstofbron van betekenis, want het uit de lucht halen van koolstof via Direct Air Capture (DAC) speelt in alle trajecten geen of een zeer beperkte rol vanwege de veronderstelde hoge kosten en het hoge energieverbruik. Directe verbranding van biogrondstoffen voor warmte en elektriciteit is in alle trajecten zeer beperkt omdat biogrondstoffen harder nodig zijn voor de productie van biobrandstoffen en feedstocks. Bij die productie komt ongeveer de helft van de energie uit de biogrondstoffen in de brandstoffen terecht, en ongeveer een derde van de koolstof. De resterende koolstof wordt grotendeels omgezet in een relatief pure stroom CO2. Met de inzet van extra waterstof wordt een deel van deze koolstof alsnog in brandstof omgezet (koolwaterstoffen of methanol). Dit deel wordt aangeduid met synthetische brandstoffen, aangezien de energie afkomstig is van de toegevoegde waterstof. De dan nog resterende CO2 kan ondergronds worden opgeslagen, wat negatieve emissies oplevert.

Ook bij de meest pessimistische aannames voor de hoeveelheid biobrandstoffen kan in bijna de hele koolstofbehoefte worden voorzien, mits er voldoende waterstof aan het productieproces wordt toegevoegd. Ook bij de meest optimistische aannames voor de beschikbaarheid van biogrondstoffen is er nog steeds aanvullende inzet van waterstof nodig. Deze waterstof wordt niet alleen gebruikt om voldoende koolstof uit biogrondstoffen om te zetten in brandstof, maar ook om koolstofvrije brandstoffen te produceren, zoals ammoniak (voor met name de scheepvaart). Directe inzet van waterstof is vooral beperkt tot een aantal industriële processen. Beperkt van omvang, maar wel belangrijk is de directe inzet van waterstof in regelbare elektriciteitscentrales die back-up-vermogen leveren. Verder is in de trajecten de import van plastic afval belangrijk. Plastic afval wordt in alle trajecten een belangrijke grondstof voor de plasticproductie, waarmee het beslag op schaarse biogrondstoffen en waterstof wordt beperkt. Omdat Nederland – als grote exporteur van plastics – veel meer plastic produceert dan er binnenlands aan plastic afval beschikbaar komt, leidt dit tot veel import van plastic afval zoals ook goed zichtbaar is in de energiestroomdiagrammen. Afval kan ook worden geïmporteerd in de vorm van pellets of pyrolyseolie.

PBL | 28

Kader B.4 Vergelijking met andere studies We hebben de resultaten van de integrale trajecten met een select aantal andere studies. Vergelijken is gecompliceerd, door verschillen in energetische, ruimtelijke of sectorale scope, verschillen in definities, verschillende aannames over vollasturen, kosten, randvoorwaarden en of het gaat over optimalisatie of simulatie (Quintel & Witteveen en Bos, 2023). Ook zijn gegevens vaak niet beschikbaar of niet eenduidig vastgelegd. De vergelijking richt zich daarom vooral op de technische invulling van het energiesysteem, en niet op de exacte getallen. Vergelijking met nationale studies: inzet van biogrondstoffen en waterstof De twee geselecteerde studies voor Nederland zijn de enige recente studies die een compleet en gedetailleerd beeld geven van van het Nederlandse energiegebruik per drager en per sector. Dit zijn de 2e editie van ‘De integrale infrastructuurverkenning 2030 – 2050 (II3050) (Netbeheer Nederland et al., 2023) en ‘Towards a sustainable energy system for the Netherlands in 2050’ (TNO, 2024a, 2024b). De meest opvallende verschillen met de trajectverkenning zijn te zien bij de inzet van biogrondstoffen en waterstof. Met name de inzet van biogrondstoffen loopt in de andere studies minder hoog op. Dat komt grotendeels doordat bunkerbrandstoffen geheel of gedeeltelijk buiten de scope vallen.

Ook de veronderstelde omvang van de industrie is een aantal scenario’s kleiner. Dat is van belang omdat de industrie en de productie van hernieuwbare bunkerbrandstoffen een groot beslag leggen op biogrondstoffen en waterstof. Gecorrigeerd voor deze verschillen kan de inzet van biogrondstoffen en waterstof bij de meeste scenario’s in de andere studies oplopen tot de bovenkant van de door ons in kaart gebrachte bandbreedte, of die zelfs overschrijden. Vergelijking met internationale studies: bronnen van negatieve emissies De twee beschouwde internationale studies, het Europese Impact Assessment 3 (EC, 2024b) en een Amerikaanse studie (Williams et al., 2021), verschillen vooral wat betreft de relatieve omvang en bron van de negatieve emissies door ondergrondse CO2-opslag. In de Amerikaanse studie wordt, net als in TVKN, de biobrandstoffenproductie met CCS gezien als de belangrijkste bron van negatieve emissies binnen het energiesysteem. Het Impact Assessment geeft inzicht in het Europese denken over de invulling van het pad naar klimaatneutraliteit in 2050. In het Impact Assessment is opslag van CO2 uit Direct Air Capture (DAC) verreweg de grootste bron van negatieve emissies in het energiesysteem, gevolgd door BECCS bij de elektriciteitsproductie. CO2-afvang bij de productie van vloeibare biobrandstoffen ontbreekt en wordt zelfs niet genoemd als mogelijkheid.

Op grond van de gerapporteerde omvang van de Europese biobrandstofproductie is er echter genoeg potentieel voor BECCS om de hoeveelheid DAC in de scenario’s in het assessment overbodig te maken, en ook (een groot deel van) de CO2-afvang bij de elektriciteitsproductie.

3

Het Impact Assessment behoort bij de ‘mededeling’ van de Europese Commissie aangaande het emissiereductiedoel van 90 procent voor 2040. Wij vergelijken hier alleen met de uitkomsten voor 2050.

PBL | 29

B.3 De transitie van de brandstofvoorziening: biogrondstoffen, waterstof en CO2-opslag. De productie van brandstoffen en feedstocks in Nederland op basis van duurzame biogrondstoffen uit de EU speelt een belangrijke rol in de transitie Het gebruik van brandstoffen zal flink dalen, maar ook in 2050 zal het gebruik van vloeibare en gasvormige brandstoffen voor veel toepassingen nog onvermijdelijk zijn. Klimaatneutraliteit van de brandstofvoorziening vereist voldoende duurzame biogrondstoffen, groene waterstof en – vooral als deze twee niet toereikend zijn – CO2-opslag. De duurzame biogrondstoffen (uit landbouw, bosbouw, houtsector en uit tertiaire stromen) voor Nederland komen vooral uit andere EU-landen, maar ook uit eigen productie in Nederland. Import uit landen van buiten de EU is in deze studie buiten beschouwing gelaten. Dit sluit aan bij de ‘Impact Assessments’ van de Europese Commissie (EC, 2020b, 2024b) waarin wordt gesteld dat meer dan 93 procent van de biogrondstoffen uit de EU zelf zal komen. Ook zijn er belangrijke geopolitieke, socio-economische en regelgevende barrières die import van buiten de EU compliceren (Mandley et al., 2022) Daarnaast moeten andere wereldregio’s ook verduurzamen en zullen daarom zelf veel biogrondstoffen nodig hebben.

Uitgaande van studies waarin schattingen worden gegeven van de mondiale beschikbaarheid zou men op basis van een ‘fair share’ benadering zelfs kunnen betogen dat Europa netto zou moeten exporteren. Dit geeft aan dat een mondiale benadering niet logischerwijs tot een hoger potentieel voor Europa, en dus ook Nederland, zal leiden. Duurzame biogrondstoffen zijn vooral nodig voor de productie van brandstoffen voor de zeescheepvaart, de luchtvaart en voor een aantal industriële processen. Daarnaast worden ze ingezet voor de productie van feedstocks voor de organische chemie en als materialen in met name de bouw. Voor al deze toepassingen zijn er geen of slechts beperkt alternatieven. Daarom moeten de brandstoffen zelf klimaatneutraal worden gemaakt. Dat betekent ook dat biogrondstoffen – samen met waterstof − met voorrang worden ingezet voor de productie van brandstoffen en feedstocks. In de integrale trajecten in deze verkenning is aangenomen dat Nederland relatief veel brandstoffen blijft produceren en een grote chemische sector behoudt; in dat geval wordt een relatief groot deel van de Europees beschikbare biogrondstoffen in Nederland gebruikt. Verplaatsing van de productie van brandstoffen en feedstocks naar andere landen – waardoor Nederland die dus zou moeten importeren – maakt het voor Nederland niet per se makkelijker om de grondgebiedemissies naar nul te krijgen.

De benodigde biogrondstoffen én de bijbehorende mogelijkheden om negatieve emissies te realiseren, gaan dan immers ook naar de landen waar de betreffende brandstoffen en feedstocks geproduceerd worden.

Het tempo van de opschaling van de productie en import van groene waterstof en de kostenontwikkeling zijn zeer onzeker Voor de productie van waterstof zijn elektrolysers nodig. In deze studie is voor de bovengrens van het in Nederland opgestelde elektrolyservermogen in 2030 (9 GWe) en 2040 (22 GWe) verondersteld dat alle nu bekende projectplannen worden gerealiseerd. Dat is echter zeer onzeker omdat meer dan 96 procent van die plannen ‘haalbaarheidsstudies’ of ‘concepten’ zijn. 4 GWe elektrolysecapaciteit in 2030 wordt, gezien het tempo van de uitrol van windenergie op zee en de energiebehoefte voor directe elektrificatie, al als ‘zeer ambitieus’ beschouwd (EZK, 2023h). Voor de lange termijn is in deze studie gerekend met investeringskosten voor grootschalige elektrolysers van ruim 600 euro per kWe. Dit komt overeen met een daling van ruim 70 procent ten opzichte van 2024 (PBL, 2024). Deze daling vereist dat de komende 10 tot 15 jaar wereldwijd op grote schaal in elektrolysers wordt geïnvesteerd en dat de schaalgrootte van die fabrieken fors toeneemt. Weliswaar zijn er wereldwijd voor de komende 15 jaar grote aantallen grootschalige projecten aangekondigd, maar het aantal projecten waarvoor daadwerkelijk een finale investeringsbeslissing is genomen is nog zeer beperkt. PBL | 30

Betrouwbare schattingen voor de mogelijke import van groene waterstof in de periode tot 2050 zijn niet voorhanden, mede doordat er nog nauwelijks concrete projecten zijn gerealiseerd. Als alle op export gerichte projectplannen in de wereld op tijd zouden worden gerealiseerd, dan zou in 2030 ongeveer 5 megaton (600 petajoule) naar Europa komen (IEA, 2023), maar eind 2022 was voor slechts 0,3 megaton (36 petajoule) een finale investeringsbeslissing genomen. Omdat ook andere landen in Europa inzetten op grootschalige import zal waarschijnlijk slechts een klein deel naar Nederland gaan. Op basis van Fraunhofer (2023) en Odenweller et al. (2022) gaan we uit van een maximale import van 310 petajoule in 2050. Er is een grote bandbreedte in de verwachte kosten van geïmporteerde waterstof. Vooral over de kosten van import via pijpleidingen bestaat in de literatuur weinig eenduidigheid. De kosten voor import per schip (op basis van ammoniak als drager van waterstof) zijn eenduidiger en deze zijn gebruikt als uitgangspunt. In de meeste integrale trajecten dekt de binnenlandse productie van waterstof – waarvoor 25 tot 40 procent van alle in Nederland geproduceerde elektriciteit nodig is − het grootste deel van het verbruik.

Dit komt niet alleen doordat bij de gehanteerde aannames import relatief duur is, maar ook doordat binnenlandse waterstofproductie helpt om relatief goedkope elektriciteit te benutten waarvoor anders geen bestemming zou zijn.

Ook de beschikbaarheid van biogrondstoffen is onzeker, waardoor alternatieven zoals reductie van het brandstofgebruik en CO2-opslag nodig zijn De beschikbaarheid van duurzame biogrondstoffen is onzeker en kan slechts beperkt beïnvloed worden met nationaal beleid. Voor de transitie naar klimaatneutraliteit zijn daarom ook CO2-opslag en reductie van het brandstofgebruik onderdeel van een robuuste strategie. Reductie van het brandstofverbruik kan door elektrificatie, lokale warmte en energiebesparing. Waar inzet van brandstoffen onvermijdelijk is, bieden koolstofvrije brandstoffen zoals ammoniak en waterstof belangrijke voordelen omdat hiervoor geen biogrondstoffen nodig zijn. De inzet van koolstofvrije brandstoffen is ook met het oog op de periode na 2050 van belang omdat het twijfelachtig is dat verdere opschaling van de beschikbare hoeveelheid biogrondstoffen na 2050 mogelijk is binnen de geldende duurzaamheidscriteria. Bij waterstofproductie en -import is vooral de snelheid van de opschaling op kortere termijn onzeker, maar vergeleken met biogrondstoffen is er meer perspectief voor verdere opschaling na 2050. Bij de inzet van ammoniak is externe veiligheid overigens een belangrijk aandachtspunt. Een ander belangrijk voordeel van koolstofvrije brandstoffen is dat, anders dan bij de productie van synthetische koolwaterstoffen en methanol, er geen CO2 nodig is voor de productie.

Daardoor blijft er meer biogene CO2 over die kan worden opgeslagen, wat dan negatieve emissies oplevert.

Voor een klimaatneutraal Nederland zijn negatieve emissies nodig. Ze komen van de brandstofproductie en niet van de elektriciteitsproductie. In de integrale analyse is de afvang en opslag van CO2 (CCS) een belangrijke technologie om op korte termijn de uitstoot van CO2 uit fossiele bronnen te reduceren en tussentijdse emissiedoelen te kunnen halen. Vóór 2030 zal de CO2 die kan worden afgevangen en opgeslagen vooral afkomstig zijn van bestaande ammoniak- en waterstofproductie uit aardgas en restgassen van raffinage en chemie. Restgassen blijven ook na 2030 een rol spelen, waarbij de herkomst steeds meer biogeen zal worden. Op de iets langere termijn worden negatieve emissies, door middel van afvang en opslag van CO2 met een biogene oorsprong, steeds belangrijker (zie figuur B.10).

PBL | 31

Zonder negatieve emissies is het in Nederland (en Europa) niet mogelijk om over ruim 15 jaar in de ETS1sectoren – en over ruim 25 jaar voor alle grondgebiedemissies – op netto nul uit te komen. Negatieve emissies compenseren in 2050 restemissies uit vooral de landbouw, maar ook emissies van andere sectoren die dan nog fossiele brandstoffen gebruiken als energiebron. Het is daarbij wel noodzakelijk dat de stimulering van negatieve emissies door CO2-opslag geregeld wordt in het EU-beleid. Dat is nu nog niet het geval. Zoals hiervoor aangeven en zichtbaar in figuur B.10 wordt in de trajecten een belangrijk deel van de relatief zuivere CO2 die vrijkomt bij de biobrandstofproductie, in combinatie met waterstof aangewend om synthetische brandstoffen te produceren. Het overige deel wordt opgeslagen, wat leidt tot een voor Nederland belangrijke bron van negatieve emissies. Negatieve emissies – en CO2-afvang in het algemeen – in de elektriciteitsproductie of warmteproductie komen vrijwel niet voor in de integrale trajecten. Er zijn hoge investeringen en veel energie nodig om CO2 uit de verbrandingsgassen te halen. Bij elektriciteitscentrales die draaien op brandstoffen speelt bovendien een rol dat het zeer beperkte aantal vollasturen in 2050 die investeringen onrendabel maakt. Figuur B.10

PBL | 32

Voor een efficiënte inzet van CO2-opslagruimte kan het verstandig zijn om een CO2-plafond in te stellen en die opslagruimte te veilen Te weinig CO2-opslagcapaciteit betekent dat klimaatneutraliteit niet haalbaar is of dat de kosten ervan sterk oplopen. Maar meer capaciteit dan strikt noodzakelijk vergroot de kans dat er een lock-in op fossiele energiedragers ontstaat waar dat met relatief weinig meerkosten te vermijden zou zijn. Het is daarom verstandig om zorgvuldig te sturen op de inzet van CCS, om er zo voor te zorgen dat de opslagcapaciteit zo efficiënt mogelijk wordt benut, tot én na 2050. Een evenwichtige strategie kan zijn om een plafond in te stellen voor de jaarlijkse CO2-opslagcapaciteit, en dat af te stemmen op de hoeveelheid fossiele brandstoffen die gezien de beschikbaarheid van alternatieven onvermijdelijk is, of waarvoor gekozen is, en die hoeveelheid eventueel bij te stellen op basis van actuele inzichten. Daarvoor is het belangrijk dat de schaarste voelbaar is voor de bedrijven die CCS afwegen tegen andere manieren om hun emissies omlaag te krijgen. Dit kan door een ruimer CO2-opslagplafond te koppelen aan scherpere emissiereductiedoelen, actief te sturen op de uitfasering van fossiele energiedragers of door het beprijzen en beperken van CO2-opslag via bijvoorbeeld een veiling van de beperkte CO2opslagruimte, bij voorkeur in Europees verband.

B.4 De transitie van de elektriciteitsvoorziening: CO2-vrije elektriciteitsproductie, elektriciteitsnetten en flexibiliteit. Productie en verbruik van elektriciteit nemen sterk toe en worden afhankelijker van het weer In figuur B.11 is te zien dat niet alleen het verbruik van elektriciteit sterk toeneemt, maar ook dat de herkomst ervan sterk verandert. Windenergie op zee vormt daarbij het grootste aandeel van de elektriciteitsproductie. De productie- en consumptiepatronen van elektriciteit zullen ook veranderen. Door elektrificatie van ruimteverwarming hangt het momentane elektriciteitsverbruik voor een deel af van de buitentemperatuur. En met het groeiende aandeel van wind- en zonne-energie wordt ook de productie van elektriciteit veel afhankelijker van het weer. In figuur B.11 zijn beperkte verschillen te zien aan met name de productiekant tussen de verschillende trajecten richting klimaatneutraliteit . Dit komt doordat in alle trajecten en jaren de bouw van vooral windmolens op zee tegen de in deze studie veronderstelde bovengrenzen aanligt. Ook aan de verbruikskant zijn kleine verschillen te zien. Hier gaan echter aanzienlijke verschillen in invulling achter schuil, zoals elders in deze studie wordt toegelicht. Nieuwe CO2-vrije elektriciteitsproductie – wind-, zonne- en kernenergie – voorziet vooral in het groeiende verbruik van elektriciteit.

Het voorziet minder in verdere daling van de broeikasgasemissies in de elektriciteitsproductie zelf. Deze emissies liggen – zeker voor 2040 – laag vergeleken met de meeste andere sectoren, maar niet op nul. Wel daalt de CO2-uitstoot van de elektriciteitsproductie geleidelijk doordat pieklastcentrales steeds minder vollasturen maken. Ook bestaat een steeds groter deel van de brandstofinzet bij deze centrales uit klimaatneutrale brandstoffen.