Onderzoek Trajectverkenning Klimaatneutraal 2050.pdf

PBL | 33

Alle flexibiliteitsopties zijn nodig, maar het is onzeker welke opties waar en wanneer en in welke omvang ingezet zullen worden In het huidige energiesysteem volgt de elektriciteitsproductie (aanbod) het elektriciteitsverbruik (vraag). Dit wordt met name gerealiseerd door op- en afregeling van elektriciteitscentrales op brandstoffen (regelbaar vermogen) en (internationale) uitwisseling van elektriciteit tussen gebieden met overschotten en tekorten. In de toekomst wordt de afstemming tussen elektriciteitsverbruik en productie een steeds grote opgave. Hiervoor zal de inzet van meer en andere flexibiliteitsopties nodig zijn om dit te bewerkstelligen, zoals opslag van elektriciteit, vraagsturing of afschakelen van windparken of zonnepanelen bij een overschot aan elektriciteitsproductie (curtailment). Elk van deze opties heeft verschillende specifieke kenmerken en eigenschappen, zoals de kosten, het potentieel, de duur van de periode waarover flexibiliteit kan worden geleverd, de beschikbaarheid en betrouwbaarheid en de energieverliezen die ermee gepaard gaan. Sommige opties zijn geschikt voor situaties met overschotten, andere voor situaties met tekorten en weer andere voor beide. Dit verklaart waarom alle flexibiliteitsopties nodig zijn en in alle doorgerekende trajecten voorkomen. Figuur B.11

PBL | 34

De omvang van de verschillende flexibiliteitsopties verschilt sterk tussen de doorgerekende integrale trajecten en laat – in lijn met andere studies – geen eenduidig beeld zien. Zo speelt het afschakelen van elektrolysers die waterstof produceren in trajecten met relatief veel elektrolysecapaciteit een grote rol als vraagsturingsoptie. Maar als waterstof schaars is kunnen elektrolysers die rol minder goed waarmaken, omdat ze dan meer vollasturen moeten maken om in de vraag te voorzien. Dan is er dus minder ruimte om terug te regelen wanneer de situatie daar om vraagt. In dat geval speelt elektriciteitsopslag een grotere rol, zowel om overschotten te absorberen als om de elektriciteit te leveren waarmee de elektrolysers meer uren kunnen maken. Vraagsturing in de industrie wordt dan belangrijker.

Elektriciteitsnetten moeten fors worden opgeschaald De groei van de elektriciteitsproductie en het elektriciteitsverbruik betekent een grote uitdaging voor de opschaling van de elektriciteitsnetten. Die uitdaging wordt nog groter door de fluctuerende elektriciteitsproductie uit wind en zon. Ook zullen er grotere pieken in het elektriciteitsverbruik ontstaan, onder meer door de elektrificatie van de warmteproductie in de gebouwde omgeving. Tot 2050 neemt de benodigde capaciteit van de elektriciteitsnetten in de verschillende trajecten ten opzichte van 2030 fors toe met gemiddeld een factor 1,5 tot 2,5 voor reguliere laag-, midden- en hoogspanningsnetten en een factor 2,5 tot 4 voor offshore-netten. Er blijven dus voor een lange periode grote investeringen in de elektriciteitsnetten nodig.

Meer windenergie en meer kernenergie maken klimaatneutraliteit wellicht mogelijk tegen minder kosten, maar dit is zowel wat betreft haalbaarheid als kosten erg onzeker In lijn met het beleid van het kabinet Rutte IV gaan we in deze studie uit van maximaal 70 GW windenergie op zee en 3,5 GW kernenergie in 2050. Dat is weliswaar toereikend voor een klimaatneutraal systeem, maar de uitkomsten laten zien dat meer capaciteit tot lagere kosten zou kunnen leiden. Extra capaciteit zorgt er namelijk voor dat de momentane productie vaker toereikend is. Er zijn dan minder investeringen nodig in flexibiliteitsopties zoals elektriciteitsopslag en vraagsturing en de elektrolysers voor de productie van groene waterstof kunnen beter benut worden. Ook de mogelijkheden voor directe elektrificatie zijn dan gunstiger. Dat geldt bij kernenergie sterker dan bij windenergie, omdat kerncentrales ook produceren wanneer zon- en windenergie – ook voor langere tijd – ontoereikend zijn. Vooral meer kernenergie draagt dus bij aan de robuustheid van het systeem, maar is niet per se nodig (zie bijvoorbeeld figuur B.7). Volgens de huidige beleidsuitgangspunten zal de realisatie van voldoende wind- en kernenergievermogen al een enorme inspanning vergen. Het gaat daarbij bijvoorbeeld om de benodigde elektriciteitsnetten, de beschikbare ruimte, maar ook het maatschappelijk draagvlak.

Het is daarom erg onzeker of nog meer vermogen uit kern- en windenergie haalbaar is. Daarnaast is het belangrijk om te benadrukken dat – vooral bij kernenergie − de gehanteerde kostenaannames uiterst onzeker zijn. Zo zijn de kostenoverschrijdingen bij recente bouwprojecten van kerncentrales veel groter dan de systeembrede kostenvoordelen van meer kernenergie. De verdere ontwikkeling van de bouwkosten zal daarom voor een belangrijk deel de doorslag kunnen geven in de beslissing voor nieuwe kerncentrales (TNO, 2022c; Witteveen en Bos, 2022). Maar ook de geschatte kosten voor windparken op zee zijn inmiddels fors omhoog bijgesteld ten opzichte van de kosten waarvan is uitgegaan in deze studie. Hier is een belangrijke onzekerheid in hoeverre de gestegen kosten in de toeleveringsketen en voor het net op zee structureel dan wel van voorbijgaande aard zijn (EZK, 2023c).

PBL | 35

B.5 De transitie in de vraagsectoren: industrie, mobiliteit, gebouwde omgeving, landbouw en landgebruik. Industrie Een klimaatneutrale industrie vereist grootschalige inzet van biobrandstoffen, groene waterstof, CO2-vrije elektriciteit en gerecycled plastic De emissies van de bestaande industriële activiteiten moeten fors omlaag. Tegelijkertijd moet de productie van niet-fossiele brandstoffen en feedstocks nog grotendeels worden opgebouwd. De productie van fossiele brandstoffen zal juist sterk dalen en op termijn verdwijnen. Dit kan ingrijpende gevolgen hebben voor de structuur en de ruimtelijke verdeling van de Nederlandse industrie. Er is een groot aantal verschillende productieprocessen mogelijk om niet-fossiele brandstoffen en feedstocks te maken. Biogrondstoffen en plastic afval kunnen als koolstofbron worden gebruikt. Daarnaast speelt waterstof ook een belangrijke rol als grondstof. Voor een deel zal in nieuwe productieprocessen gebruik gemaakt worden van bestaande installaties, bijvoorbeeld krakers in de chemie of raffinaderijen, maar er zullen ook nieuwe fabrieken en installaties nodig zijn. Om het beslag op schaarse biogrondstoffen en groene waterstof te beperken, is de recycling van plastics belangrijk. Dit past ook in het streven naar circulariteit.

Recycling kan zowel mechanisch (sorteren-vermalen-opnieuw smelten) als chemisch (bijvoorbeeld via pyrolyse van plastics). Het is daarvoor noodzakelijk dat er beleid komt waarin gestuurd wordt op hoogwaardig gebruik van recyclaat, design-for-recycling en onderzoek naar optimale sorteertechnieken. In alle trajecten richting klimaatneutraliteit elektrificeert de industrie op grote schaal door middel van warmtepompen en elektrische boilers bij lage- en middentemperatuurwarmte, en – op de wat langere termijn – hoge-temperatuurfornuizen. Zoals ook zichtbaar in de energiestroomdiagrammen (figuren B.5 tot en met B.9), leidt dit tot een toename in het verbruik van elektriciteit binnen de industrie met ten minste een factor tweeëneenhalf ten opzichte van 2019. Inclusief elektriciteit voor groene waterstof en de synthetische brandstoffen die daaruit geproduceerd worden, kan dit oplopen tot een elektriciteitsgebruik dat zes keer zo hoog is.

Import van producten op basis van groene waterstof is wellicht logischer dan import van groene waterstof zelf Alle integrale trajecten gaan uit van een industrie waarvan de omvang vergelijkbaar is met de huidige en die internationaal concurrerend is. Veel energie-intensieve is in Nederland terechtgekomen omdat energie hier goedkoop was, maar het is niet vanzelfsprekend dat dat in de toekomst zo zal blijven. Voor zover de energie-intensieve industrie gebruik kan maken van biogrondstoffen en in Nederland geproduceerde groene waterstof of van fossiele energie met CCS, is goed voorstelbaar dat productie in Nederland concurrerend is en op peil blijft. Maar in de trajecten waarin import van waterstof nodig is, verandert die situatie mogelijk. Het transport van waterstof naar Nederland brengt – mede afhankelijk van herkomst en manier van transporteren – veel energieverliezen en kosten met zich mee. In plaats daarvan kan gekozen worden halffabricaten of tussenproducten te importeren uit landen waar goedkope groene waterstof beschikbaar is, en die in Nederland verder te verwerken. Dit kost minder energie en zou goedkoper kunnen zijn.

PBL | 36

Een uitgesproken voorbeeld is ammoniak. Dat kan in Nederland gemaakt worden uit waterstof, maar ammoniak wordt ook gezien als een relatief goedkope manier om waterstof te transporteren. Dus als er waterstofimport nodig is voor de ammoniakproductie in Nederland, dan is het waarschijnlijk logischer om de ammoniak zelf te importeren. Een belangrijk vraagstuk bij de import van waterstof – of producten op basis van waterstof − is of en wanneer er voldoende groene waterstof geproduceerd zal worden om in de wereldwijde vraag te voorzien. Totdat het zover is, is het wellicht verdedigbaar de betreffende industriële productie in Nederland te handhaven op basis van fossiele energie en CCS, voor zover eigen waterstofproductie niet toereikend is. Dit zou qua kosten waarschijnlijk gunstiger zijn en legt geen beslag op de schaarse waterstof die ook elders in de wereld nodig is voor de reductie van CO2-emissies.

Verkleining van de industriële productie door verplaatsing van de energie-intensieve industrie naar het buitenland draagt waarschijnlijk niet bij aan mondiale emissiereductie Verplaatsing van de bestaande energie-intensieve industrie (kunstmest, staal, chemie) naar het buitenland – ongeacht of dit wordt ingegeven door bedrijfseconomische overwegingen of door beleid – draagt tot 2050 waarschijnlijk niet bij aan het bereiken van mondiale klimaatdoelen. Het kan zelfs averechts uitwerken als productie elders meer emissies veroorzaakt. Verplaatsing van industrie omdat elders goedkoper en efficiënter emissievrij geproduceerd kan worden is waarschijnlijk iets wat pas op de langere termijn in beeld zal komen. Als daarnaast de groei van nieuwe industrie rond de productie van hernieuwbare brandstoffen niet in Nederland plaatsvindt, levert dat ook geen negatieve emissies, terwijl die in alle integrale trajecten een rol spelen om de grondgebiedemissies in 2050 op nul te krijgen. Wat daadwerkelijk gebeurt zal afhangen van beslissingen van bedrijven zelf. Dat hangt uiteraard ook weer af van het beleid in Europa en Nederland, bijvoorbeeld ten aanzien van strategische onafhankelijkheid of lokale leefomgevingskwaliteit.

Mobiliteit Elektrificatie is de aangewezen oplossing voor klimaatneutraal wegverkeer in 2050, maar het Europese beleid is nog niet toereikend om volledige elektrificatie te realiseren Zowel uit de sectorale als de integrale analyse blijkt dat elektrificatie de aangewezen optie is voor klimaatneutraal wegverkeer. Elektrificatie biedt belangrijke voordelen: het gaat gepaard met een grote efficiëntiewinst, het heeft de grootste ketenefficiëntie ten opzichte van andere verduurzamingsopties (biobrandstoffen en synthetische brandstoffen), het legt geen beslag op schaarse biogrondstoffen en groene waterstof en naar verwachting wordt het ook de goedkoopste optie over de hele levenscyclus van voertuigen. Als de ontwikkeling van batterij-elektrische aandrijfsystemen achterblijft, dan blijft waterstof nog in beeld voor een deel van het zware vrachtverkeer voor met name de lange afstanden. Het tempo van de elektrificatie van het wegverkeer wordt vooral gedicteerd door Europees beleid. Op het daarbij verwachte tempo van uitfasering van auto’s met verbrandingsmotoren ligt de elektrificatie in 2050 nog niet op honderd procent. Dat hoeft niet erg te zijn: kort na 2050 zal volledige elektrificatie dan alsnog bereikt worden, en in 2050 zal er al geen hoog brandstofverbruik meer zijn.

In 2050 kunnen de dan nog op brandstof rijdende auto’s klimaatneutrale brandstoffen gebruiken, of – waarschijnlijk goedkoper – fossiele brandstoffen waarvan de emissies met negatieve emissies gecompenseerd worden.

PBL | 37

In de lucht- en zeescheepvaart worden fossiele brandstoffen vervangen door niet-fossiele brandstoffen. De toepassing van methanol en ammoniak in de zeescheepvaart is onzeker Zowel in de luchtvaart als de scheepvaart kan er nog efficiëntiewinst worden geboekt, maar de verduurzaming zal vooral plaatsvinden doordat fossiele brandstoffen worden vervangen door biodiesel, bio-kerosine, synthetische diesel, synthetische kerosine en methanol en/of ammoniak. De luchtvaart zal grotendeels aangewezen blijven op kerosine. De verduurzaming in de zeescheepvaart kan plaatsvinden met de inzet van biogene of synthetische koolwaterstoffen, methanol en/of ammoniak. Klimaatneutrale methanol en ammoniak voor de zeescheepvaart kunnen met een iets betere ketenefficientie geproduceerd worden dan klimaatneutrale koolwaterstoffen. Methanol en ammoniak leggen daardoor bij hetzelfde energieverbruik minder beslag op biogrondstoffen en waterstof dan koolwaterstoffen. Maar de inzet van methanol en ammoniak vergen wel aanpassingen aan de motoren van schepen en aan de brandstofopslag. Het tempo waarop de zeescheepvaart die aanpassingen kan maken is onzeker. De ontwikkeling van schepen op ammoniak loopt zo’n tien jaar achter op die van methanol.

Toch lijkt inzetten op ammoniak als koolstofvrije brandstof vanuit systeemperspectief robuuster: de waterstofbeschikbaarheid groeit op de langere termijn na 2050 waarschijnlijk verder door, en doordat er voor de productie van ammoniak alleen waterstof nodig is, hoeft er van de afgevangen CO2 bij de biobrandstofproductie minder gebruikt te worden voor de synthetische brandstofproductie (CCU), en blijft er meer over voor CO2-opslag. De lagere energiedichtheid van methanol en ammoniak betekent dat de actieradius van zeeschepen lager is, tenzij brandstoftanks groter worden. Methanol en ammoniak kunnen in principe met een nog hogere efficiëntie ingezet worden in brandstofcellen, maar dit wordt vóór 2050 niet op grote schaal voorzien. De productiekosten van klimaatneutrale brandstoffen liggen substantieel hoger dan die van fossiele brandstoffen. De schaarste van biogrondstoffen en waterstof kan de prijzen nog verder opdrijven. Met name in de luchtvaart bepalen energiekosten een substantieel deel van de ticketprijs. Dit zal dus invloed hebben op de omvang van de luchtvaart. Bij goederenvervoer per schip bepalen de transport- en energiekosten maar een heel beperkt deel van de prijzen van de goederen. Volume-effecten zijn hierdoor niet zo voor de hand liggend. Verplaatsingseffecten, dat wil zeggen het tanken buiten Nederland of Europa, zijn hier juist wel goed denkbaar.

Gebouwde omgeving Isolatie, warmtenetten en warmtepompen zijn de belangrijkste opties voor klimaatneutraliteit in de gebouwde omgeving. Grootschalige inzet van groengas en waterstof is niet waarschijnlijk Er is een grote spreiding in de kosten en baten van technieken waarmee de gebouwde omgeving klimaatneutraal kan worden gemaakt. Dit komt door fysieke verschillen tussen gebouwen, door verschillen in stookgedrag en door lokale omstandigheden. Hierdoor is niet één aardgasvrij verwarmingssysteem overal de goedkoopste optie, maar wordt klimaatneutraliteit bereikt door een combinatie van isolatie, (hybride) warmtepompen, warmtenetten, groengas en waterstof. Als we alleen vanuit de sector gebouwde omgeving kijken, lijkt de grootschalige inzet van waterstof en groengas in ketels of hybride warmtepompen in eerste instantie het meest aantrekkelijk. Gebruik van deze gassen gaat samen met relatief lage investeringen, weinig overlast voor bewoners en gebruikers van gebouwen, en relatief lage productiekosten (vooral bij groengas). De integrale analyse laat echter zien dat in 2050 waterstof en biogrondstoffen dermate schaars zijn dat ze voor andere toepassingen zullen PBL | 38

worden gebruikt waarvoor geen alternatieven zijn, zoals voor de productie van vloeibare brandstoffen en feedstocks en voor industriële processen. Door de schaarste van waterstof en groengas worden de prijzen ervan opgedreven tot (ver) boven de productiekosten, waardoor er in de integrale analyse bij de meeste gebouwen geen kostenvoordeel meer is ten opzichte van andere verduurzamingsopties. Warmtenetten, isolatie en benutting van omgevingswarmte met elektrische warmtepompen komen daardoor als de belangrijkste verduurzamingsopties naar voren, ondanks de hogere investeringen die ermee gemoeid zijn.

Snelle duidelijkheid over waar warmtenetten komen is nodig om te voorkomen dat de transitie in de gebouwde omgeving nog complexer en duurder wordt Aanpassingen aan de gebouwde omgeving kosten veel tijd. Er zijn veel actoren betrokken, en het is van belang – zowel vanwege kosten als overlast – om zoveel mogelijk aan te sluiten bij natuurlijke investeringsmomenten. Daardoor is het niet mogelijk te wachten totdat er meer duidelijkheid is over technische ontwikkelingen. Het is verstandig om eerst te focussen op acties waarvan redelijk zeker is dat ze passen in een robuust traject naar klimaatneutraliteit in 2050, of waarbij er vóór 2050 nog een extra vervangingsmoment is. Tot robuuste acties worden gerekend: de ontwikkeling van kansrijke warmtenetten, het inzetten op (hybride) warmtepompen die het aardgasverbruik snel verminderen, beginnen met na-isolatie van de slechtst geïsoleerde woningen en gebouwen en het benutten van natuurlijke investeringsmomenten voor na-isolatie. De gemeentelijke plannen voor verduurzaming van de gebouwde omgeving zijn in veel gevallen nog niet concreet. Zolang onduidelijk is in welke buurten welke verwarmingstechnieken zullen worden toegepast, blijft het onzeker welke verduurzamingsmaatregelen gebouweigenaren het beste kunnen nemen en hoe de behoefte aan infrastructuur zich zal ontwikkelen.

Dat maakt het voor burgers, gebouweigenaren, warmtebedrijven en netbeheerders moeilijk om investeringsbeslissingen te nemen. Om kansrijke warmtenetten te kunnen ontwikkelen, is het van belang dat snel duidelijk is waar warmtenetten komen. Als die duidelijkheid lang op zich laat wachten, wordt het lastiger om ze te realiseren omdat een deel van de gebouwen dan al individueel is verduurzaamd met isolatie en (gedeeltelijke) elektrificatie. Voor hybride warmtepompen komt er vóór 2050 nog een vervangingsmoment. Ze kunnen in een deel van de gevallen de definitieve oplossing zijn als de beschikbaarheid van waterstof en/of groengas uiteindelijk meevalt of als het gasgebruik bij nieuwe generaties hybride warmtepompen sterk daalt. Anders kunnen ze vervangen worden door volledig elektrische warmtepompen. Ook is denkbaar dat een deel van het gasverbruik in 2050 nog wordt ingevuld met aardgas (zie bijvoorbeeld figuur B.8). Er moet dan wel uitzicht zijn op verdere uitfasering van dat aardgas, door vervanging met waterstof of groengas, of door warmtepompen.

Landbouw en landgebruik De broeikasgasemissies in de sector Landbouw en landgebruik dalen, maar blijven onvermijdelijk aanwezig in 2050. Compensatie elders is nodig De broeikasgasemissies in de sector Landbouw en landgebruik in 2050 liggen in de beschreven landbouwtrajecten tussen 9 en 12 megaton CO2-equivalenten, ten opzichte van bijna 23 megaton nu. De uitstoot bestaat in 2050 vooral uit methaanemissies (door dieren en uit mest), gevolgd door lachgas (uit mest, kunstmest en bodems) en CO2. Daarnaast veroorzaakt de ontwatering van veengronden nu en in de toekomst meer CO2-uitstoot dan binnen Nederland kan worden vastgelegd in bossen en landbouwgronden. De landbouw- en landgebruikssector is daarmee de enige sector waarbij op voorhand vaststaat dat PBL | 39

broeikasgasemissies niet tot netto nul teruggebracht kunnen worden. Dit is alleen mogelijk als nog forsere ingrepen in omvang van de veestapel en landgebruik worden gedaan dan al in deze studie is verondersteld. Deze emissies moeten dus elders gecompenseerd worden. We daarbij uit van compensatie in andere sectoren − met name de industrie − maar wel binnen Nederland.

Om substantiële emissiereductie te bereiken, is een combinatie van maatregelen nodig die voor een lange periode consistent worden ingezet Een combinatie van ingrepen is nodig om de broeikasgasemissies uit landbouw en landgebruik te verminderen. Dit betreft krimp van de veestapel, aanpassing van landbeheer en bemesting, managementmaatregelen, zoals precisiebemesting of rantsoenaanpassingen van het melkvee, en technische maatregelen, zoals stalaanpassingen. Veranderingen in landgebruik en bodembeheer kunnen maar in beperkte mate bijdragen aan de vermindering van de uitstoot, tenzij het gaat om ander gebruik van de veengronden. Bij veengronden kunnen veranderingen in landgebruik een verdere inklinking van de bodem voorkomen, waardoor er minder CO₂-uitstoot is. De hierboven genoemde ingrepen leiden tot een betere bodemkwaliteit door koolstofvastlegging in landbouwbodems. De aanleg van bossen kan daarnaast bevorderlijk zijn voor de biodiversiteit. Zowel krimp van de veestapel als de aanleg van bossen en andere natuurgebieden vergen forse aanpassingen in de structuur van de landbouw. Bij een kleinere melkveestapel komt mogelijk bouwland beschikbaar voor andere teelten, zoals voor voedselgewassen of voor biogrondstoffen. Vanwege de aard van veel van deze maatregelen vergt het een lange periode om significante reductie-effecten te bereiken.

Langjarig consistent beleid is daarom belangrijk, gebaseerd op een duidelijke langetermijnvisie voor de landbouw en het landgebruik. De glastuinbouw kan verduurzamen door een combinatie van energiebesparing, hernieuwbare warmte en elektrificatie. Geothermie en warmtepompen met warmte-koudeopslag zorgen daarbij voor een warmtevoorziening zonder brandstoffen. Dat betekent ook dat er binnen de glastuinbouw geen CO2-bron meer is. Bij teelten die CO2-bemesting nodig hebben zal de CO2 van buiten de sector moeten komen.

B.6 Implicaties voor beleid Geen grote tegenstrijdigheden tussen de integrale trajecten naar klimaatneutraliteit in 2050 en EUbeleid Voor de periode na 2030 zijn er nog betrekkelijk weinig kwantitatieve doelen en instrumenten uitgewerkt, maar op hoofdlijnen zien wij geen grote tegenstrijdigheden tussen de kostenoptimale invulling van de meeste integrale trajecten en de oplossingsrichtingen waar het EU-beleid zich op richt. De trajecten met lagere CO2-opslagplafonds (maximaal 30 megaton per jaar in 2050) sluiten het beste aan bij het beleid. Deze leunen minder zwaar op compensatie van restemissies door negatieve emissies, in lijn met veel EUbeleid dat er op gericht is de emissies binnen de sectoren zelf zo veel mogelijk te realiseren. Verder wordt er in veel trajecten al in een vroeg stadium ingezet op relatief dure technieken, zoals de productie van groene waterstof en synthetische brandstoffen. Ook dit past bij het opschalingsbeleid van de EU dat hier sterk op focust. In lijn met het emissiehandelssysteem ETS1, liggen de gezamenlijk broeikasgasemissies van industrie en elektriciteitsproductie volgens de berekeningen in 2040 rond de netto nul (zie figuur B.3). Dit is wel voor een deel afhankelijk van compensatie met negatieve emissies, onder andere bij de biobrandstofproductie. Voor negatieve emissies zijn nog geen voorzieningen binnen het EU-beleid. De in deze studie PBL | 40

berekende reductie van de broeikasgasemissies van de lucht- en zeescheepvaart in 2040 is waarschijnlijk voldoende voor de reductiedoelstelling voor het deel van de emissies dat onder het ETS1 valt. Het ETS2 is het emissiehandelssysteem voor de gebouwde omgeving, de lichte industrie en het wegverkeer. Hierin moeten de emissies kort na 2044 op nul liggen, wanneer de laatste emissierechten uitgegeven worden. In 2045 zijn er in de trajecten echter nog substantiële CO2-emissies in het wegverkeer en vooral de gebouwde omgeving 4 (zie figuur B.3). Onduidelijk is, of en zo ja hoe, compensatie met negatieve emissies buiten het ETS2 mogelijk wordt.

Een integrale afweging van beleid is nodig om onnodig hoge kosten of vertraging te voorkomen bij de transitie naar klimaatneutraliteit In deze studie is een analyse gemaakt van mogelijke sectorale trajecten naar klimaatneutraliteit die zijn gebruikt in een integrale analyse van alle sectoren samen. De analyse laat zien dat het formuleren van beleidsdoelen en het ontwikkelen van beleidsinstrumenten voor de transitie naar klimaatneutraliteit een integrale afweging vergt. Dit is bijvoorbeeld belangrijk als het gaat om de verduurzaming van de internationale lucht- en zeescheepvaart en de daarmee samen gaande productie van klimaatneutrale brandstoffen die tijdig op gang moet komen. Deze sectoren maken nu geen onderdeel uit van de nationale emissiedoelen, maar zijn bij het formuleren van beleid voor emissiereductie een grote factor van betekenis. De keuzes die worden gemaakt in de landbouwsector zijn bepalend voor de omvang van de restemissies uit die sector en daarmee ook voor de benodigde hoeveelheid negatieve emissies vanuit de industrie ter compensatie. Daarnaast zijn die keuzes van groot belang voor de hoeveelheid binnenlandse biogrondstoffen die geleverd kunnen worden.

Waterstof en groengas zijn nodig voor toepassingen waarvoor geen alternatieven zijn, waardoor (grootschalige) inzet in de gebouwde omgeving niet logisch is, ook al lijkt dat vanuit een sectoraal perspectief aantrekkelijk. Het tempo waarop de productie en de infrastructuur voor CO2-vrije elektriciteit worden opgeschaald bepaalt mede het tempo waarop het wegverkeer klimaatneutraal kan worden. Deze en andere voorbeelden illustreren het belang van een integrale afweging.

De onzekerheden die met de transitie gepaard gaan vergen flexibel en adaptief beleid De transitie naar een klimaatneutraal Nederland in 2050 vergt flexibel en adaptief beleid. Het onverkort vasthouden aan partiële en/of absolute doelen kan contraproductief zijn, zoals een klimaatneutrale elektriciteitsvoorziening in 2035 of de uitfasering van alle fossiele energie in 2050. Zo kan het opleggen van een apart doel voor de elektriciteitssector er toe leiden dat BECCS wordt toegepast ten koste van goedkopere (BE)CCS elders, of het zou er toe kunnen leiden dat schaarse klimaatneutrale brandstoffen ingezet worden in de elektriciteitssector. Dit geldt met name als de haalbaarheid van die doelen mede afhankelijk is van factoren waar het Nederlandse beleid geen of slechts beperkt invloed op heeft, zoals de feitelijke ontwikkeling van de economische structuur, de Europese beschikbaarheid van biogrondstoffen en de opschaling van de import van groene waterstof.

4

Een één-op-één vergelijking is niet geheel mogelijk omdat het ETS2 reductiepad is vastgesteld op basis van een ambitieuzer Europees doel − 90 procent emissiereductie in 2040 − dan waarvan deze studie uitgaat. Bij een ambitieuzer reductiepad zou het verschil kleiner worden, maar niet verdwijnen.

PBL | 41

Op korte termijn is aanvullend beleid nodig om de markten voor klimaatneutrale energiebronnen en technieken tijdig (verder) te ontwikkelen De dalende emissieplafonds van het ETS1 en het ETS2 leiden tot een – waarschijnlijk oplopende − prijs voor CO2-uitstoot. Dit is een noodzakelijke, maar niet voldoende voorwaarde om de beoogde emissiereductie te realiseren. Bovendien kan de CO2-prijs zonder aanvullend beleid zodanig hoog oplopen dat dit nevenschade veroorzaakt. Zo kunnen bedrijven er voor kiezen hun productie naar het buitenland te verplaatsen, of kunnen ongewenste inkomenseffecten ontstaan. Op korte termijn is een forse opschaling van energiebronnen en technieken nodig, terwijl dit op het gebied van groene waterstof en geavanceerde biobrandstoffen – en dan met name op basis van houtige biogrondstoffen, incl. houtige gewassen en houtige reststromen − nog nauwelijks is gestart. Voor groene waterstof moet nog een markt worden gevormd en ook de markt voor geavanceerde biogrondstoffen moet fors worden opgeschaald, inclusief de bijbehorende leveringsketens. Voor CO2-opslag is de planning dat het Porthos-project 5 in 2026 operationeel zal zijn. Voor het veel grotere Aramis-project 6, dat in 2028 of 2029 operationeel moet zijn, is nog geen investeringsbeslissing genomen.

Daarnaast is regulering van CO2-opslag nodig om ervoor te zorgen dat de schaarse capaciteit zo goed mogelijk wordt benut. In samenhang daarmee is een EU-beleidskader voor negatieve emissies vereist. Daarbij is samenwerking met buurlanden verstandig, al dan niet vooruitlopend op de vorming van EU-beleid. Ook voor andere energiebronnen en technieken is vergaande opschaling ten opzichte van de huidige volumes nodig, zoals voor CO2-vrije elektriciteit, recycling van plastics en benutting van omgevingswarmte. Bij CO2-vrije elektriciteit is het de vraag of het huidige marktontwerp en reguleringskader voldoende robuust zijn om de noodzakelijke investeringen in productiecapaciteit, elektriciteitsnetten en flexibiliteitsopties tijdig tot stand te laten komen en de kosten daarvan rechtvaardig te verdelen. Er wordt veel nationaal beleid in gang gezet voor bijvoorbeeld nieuwe kerncentrales (EZK, 2024b), netverzwaring (EZK, 2023f), aanleg van warmtenetten (EZK, 2023g), CO2-infrastructuur (EZK, 2023d) en de opschaling van de productie van bio-plastics en geavanceerde biobrandstoffen (EZK & I&W, 2022; PBL et al., 2024).

In deze studie is niet expliciet onderzocht in welke mate het huidige beleid en het beleid in ontwikkeling voldoende bijdragen aan de realisatie van klimaatneutraliteit in 2050, maar duidelijk is dat aanvullend beleid op korte termijn nodig is om op koers te komen en te blijven. Deze studie biedt aanknopingspunten om dit nader te analyseren.

5 6

2,5 megaton CO2 per jaar, zie CO2-reductie door opslag onder de Noordzee - Porthos (porthosco2.nl) Tot 22 megaton CO2 per jaar, zie Over | Aramis CCS (aramis-ccs.com)

PBL | 42

Verdieping

PBL | 43

1

Inleiding

1.1

Nederland klimaatneutraal

Deze trajectverkenning klimaatneutraal (hierna: TVKN) onderzoekt welke ontwikkelingen in de Nederlandse samenleving mogelijk en/of nodig zijn om in 2050 een klimaatneutrale maatschappij te realiseren. Wat precies onder ‘klimaatneutraal’ wordt verstaan is nog niet volledig uitgekristalliseerd en onderwerp van discussie op mondiaal, Europees en nationaal niveau.

Netto nul op Nederlands grondgebied In de context van deze studie gaan we er vanuit dat Nederland ten minste uit zou moeten komen op netto nul broeikasgasemissies in 2050 op het Nederlandse grondgebied. Aangezien de landbouw in 2050 significante restemissies heeft, betekent dit dat deze emissies binnen Nederland gecompenseerd dienen te worden. En hoewel nog niet duidelijk is welk deel van de emissies van de internationale luchtvaart en zeescheepvaart door de Europese Commissie worden betrokken bij de invulling van het doel van klimaatneutraliteit in 2050, gaan we er in deze studie van uit dat ook deze sectoren op netto nul emissies uit moeten komen. Voor deze studie betekent dit dat alle brandstoffen die worden getankt in Nederland in 2050 klimaatneutraal moeten zijn (zie kader 1.1).

De transitieopgave is breder dan de energietransitie Het accent van deze studie ligt op de technische invulling van een klimaatneutraal energiesysteem, die de driehoek ‘schoon’ (klimaatneutraliteit), ‘betaalbaar’ (tegen de laagste nationale kosten) en ‘betrouwbaar’ (beschikbaarheid van energiedragers) afdekt. Andere publieke belangen zijn niet expliciet meegenomen in de analyse. Het Nationaal Plan Energiesysteem (NPE) noemt er nog vijf, naast duurzaamheid, betaalbaarheid en betrouwbaarheid: veiligheid, leefomgevingskwaliteit, participatie, rechtvaardigheid en economische kracht (EZK, 2023e; PBL, 2023f). Ook zijn er andere grote transitieopgaven in de leefomgeving die direct en indirect samenhangen met de energietransitie, zoals het tot stand brengen van een volledig circulaire economie in 2050 of het ruimtegebruik en de inrichting van Nederland. Ook deze opgaven zijn in deze studie niet expliciet meengenomen. Deze studie kan een startpunt vormen voor vervolgstudies die op dergelijke onderwerpen ingaan. De resultaten kunnen dan ook worden benut bij de verdere uitwerking van het NPE en de nog te maken afwegingen tussen publieke belangen. Allerlei keuzes – worden technieken wel of niet ingezet, in welke sectoren en in welk tempo – hebben invloed op de hoogte en verdeling van kosten en gevolgen voor de leefomgeving en het toekomstig verdienvermogen van Nederland.

Ook zullen technische ontwikkelingen, voortschrijdend inzicht en vragen vanuit politiek en samenleving aanleiding kunnen zijn tot actualisering en verbreding van deze studie.

PBL | 44

Kader 1.1 Van Parijs (via Brussel) naar Den Haag Beperking van de mondiale temperatuurstijging volgens het akkoord van Parijs vergt een wereldwijde reductie van de uitstoot van broeikasgassen. Maar daarmee is nog niet evident wat Nederland zou moeten doen. Hier lichten we toe hoe we van de mondiale opgave zijn gekomen tot de Nederlandse bijdrage die we in deze studie hanteren. Het akkoord van Parijs en de mondiale uitstoot In het akkoord van Parijs hebben deelnemende partijen afgesproken de wereldwijde temperatuurstijging te beperken tot ruim onder 2 graden Celsius en zich in te spannen voor beperking tot 1,5 graad, ten opzichte van het pre-industriële niveau (UNFCCC, 2015). Uitgaande van een lineaire afname van de uitstoot van broeikasgassen, en afhankelijk van de klimaatgevoeligheid en andere onzekerheden, moet voor 1,5 graad de mondiale uitstoot tussen 2030 en 2060 tot (netto) nul zijn teruggebracht, en voor 2 graden tussen 2070 en 2080. Deze tijdslijn kan wellicht nog iets worden opgerekt, als in het tweede deel van de eeuw de uitstoot per saldo kan worden omgebogen in netto vastlegging van CO2. De mogelijkheden daartoe zijn echter begrensd (IPCC, 2023a, 2023b) .

Rijkere landen, grotere bijdrage Algemeen wordt aangenomen dat het rechtvaardig is dat rijkere landen bij klimaatactie het voortouw nemen, gegeven de hogere historische bijdrage aan de mondiale emissies, de relatief hoge huidige uitstoot per inwoner, en de sterkere schouders. In internationaal verband gaat de discussie over een rechtvaardige bijdrage vooralsnog vaak over twee aspecten: het eerder en dieper terugdringen van de ‘eigen’ uitstoot door rijkere landen en het financieel bijdragen aan de transitie en het tegengaan van de klimaatschade in armere landen. Verschillende perspectieven op rechtvaardigheid, in samenhang met wat haalbaar is, zijn uiteindelijk bepalend bij het vaststellen van emissiereductiedoelen voor lidstaten (PBL, 2024g). De Europese klimaatwet Om invulling te geven aan deze rechtvaardige bijdrage heeft de Europese Unie in juni 2021 de doelstelling om de Europese uitstoot van broeikasgassen in 2050 tot netto nul terug te dringen vastgelegd in de Europese klimaatwet (EC, 2021c). De doelstelling omvat alle emissies en vastleggingen op Europees grondgebied voor zover die gereguleerd zijn in Unie-wetgeving. Nederlandse bijdrage Nederland sluit aan bij deze afbakening, en heeft zijn bijdrage in de aangescherpte nationale Klimaatwet (Staatsblad, 2023) vastgelegd als ‘klimaatneutraliteit voor Nederland in 2050’.

De kamerbrief ‘Naar een beleidsagenda voor een Klimaatneutraal Nederland’ (EZK, 2023a) geeft aan dat dit betekent dat Nederland zich tot het uiterste zal inspannen om de uitstoot binnen de landsgrenzen zo ver te reduceren dat er nauwelijks nog broeikasgasemissies zijn, maar daarbij wel de mogelijkheid openhoudt om een deel van de resterende uitstoot buiten Nederland maar binnen de EU te compenseren. Dat kan door vastlegging van CO2 in bijvoorbeeld bossen of opslag onder de grond. Het openhouden van deze mogelijkheid laat onverlet dat ook wordt gekeken of compensatie binnen Nederland kan worden gerealiseerd, met name door ondergrondse opslag van biogene CO2 (zogenaamde ‘negatieve emissies’). De invulling van klimaatneutraliteit voor Nederland De exacte betekenis van klimaatneutraliteit voor Nederland is dus nog niet geheel uitgekristalliseerd. Maar aangezien Nederland heeft vastgelegd dat er in 2050 ‘nauwelijks nog broeikasgasemissies’ mogen zijn en Nederland misschien zelfs op netto negatieve emissies zal moeten uitkomen, gaan we er in de context van deze studie vanuit dat Nederland ten minste uit zou moeten komen op netto nul broeikasgasemissies in 2050. Restemissies in 2050, met name in de landbouw zullen dus binnen Nederland PBL | 45

gecompenseerd moeten worden. Omdat er naar verwachting mondiaal te veel CO2 wordt uitgestoten om de temperatuurdoelstelling uit het Parijsakkoord te halen, zijn ook negatieve emissies nodig om deze CO2 weer uit de lucht te halen. Dit gaat verder dan het alleen compenseren van nationale emissies. Ook hier speelt de vraag wat rechtvaardig en haalbaar is. Inclusief internationale luchtvaart en zeescheepvaart En hoewel nog niet duidelijk is welk deel van de emissies van de internationale luchtvaart en zeescheepvaart onder het Europese doel van klimaatneutraliteit in 2050 valt, gaan we er in deze studie van uit dat ook deze sectoren op netto nul emissies uit moeten komen. Voor deze studie betekent dit dat alle brandstoffen die worden getankt in Nederland in 2050 klimaatneutraal moeten zijn. Op dit punt gaan wij dus verder dan veel andere studies waarin bunkerbrandstoffen niet of alleen gedeeltelijk meegenomen worden.

1.2 Leeswijzer Hoofdstuk 2 beschrijft de opzet, reikwijdte en uitgangspunten van deze studie, en de aanpak op hoofdlijnen. De eerste stap in deze aanpak brengt mogelijke transitiepaden of trajecten voor de verschillende vraagsectoren in kaart. Hoofdstuk 3 beschrijft deze voor achtereenvolgens de sectoren industrie, mobiliteit, gebouwde omgeving en landbouw, landgebruik en glastuinbouw. De tweede stap brengt de bandbreedte voor het beschikbare aanbod van benodigde energiebronnen en energiedragers in kaart. Dit is het onderwerp van hoofdstuk 4, dat achtereenvolgens ingaat op de aanbodsectoren elektriciteit, biogrondstoffen en waterstof. Hiermee zijn de bouwstenen van de integrale analyse beschreven. Als intermezzo beschrijft hoofdstuk 5 dan eerst de Europese beleidscontext, omdat deze zowel qua doelen als instrumenten bepalend is voor de transitie naar een klimaatneutrale samenleving. Hoofdstuk 6 gaat uitvoerig in op de derde stap in de aanpak, namelijk een integrale analyse met het OPERA-model 7. Na een introductie in paragraaf 6.1 van hoe de verschillende integrale trajecten zijn vormgegeven, beschrijft paragraaf 6.2 het resulterende beeld op hoofdlijnen aan de hand van drie illustratieve trajecten die ook in de hoofdbevindingen aan de orde komen.

Daarna gaan de paragrafen 6.3 t/m 6.6 achtereenvolgens in op kosten (en de interpretatie daarvan), de brandstofvoorziening (inclusief grondstoffen voor de chemie en gebruik en opslag van CO2), de elektriciteitsvoorziening en de modelresultaten voor de verschillende vraagsectoren. Het hoofdstuk sluit af met paragraaf 6.7 dat de uitkomsten van de integrale analyse vergelijkt met specifieke (Europese) beleidsdoelen zoals beschreven in hoofdstuk 5. Ten slotte vergelijkt hoofdstuk 7 de belangrijkste uitkomsten van de analyse met die van andere vergelijkbare studies en omvat het een inventarisatie van onderwerpen voor vervolgonderzoek. In de bijlagen is meer informatie over de modellering, de kosten van technieken en prijzen van energiedragers en toelichting bij gebruikte termen te vinden. De hoofdstukken 3 en 4 over de vraag- en aanbodsectoren zijn gebaseerd op achtergrondrapporten en notities die gelijktijdig met dit hoofdrapport zijn gepubliceerd 8. In de bijlagen wordt nader ingegaan op het gebruikte OPERA-model en de aannames voor kosten en prijzen. De emissiereductietechnieken die

7

OPERA staat voor ‘Option Portfolio for Emission Reduction Analysis’.

8

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

PBL | 46

worden toegepast in het OPERA-model inclusief de kosten daarvan zijn beschreven in een verzameling factsheets 9. Alle data (input en output) van de uitgevoerde analyses worden via de PBL-website beschikbaar gemaakt.

2

Opzet, scope, uitgangspunten

De trajectverkenning klimaatneutraal (hierna: TVKN) onderzoekt welke ontwikkelingen in de Nederlandse samenleving mogelijk en/of nodig zijn om in 2050 een klimaatneutrale maatschappij te realiseren en hoe de weg daarnaartoe er uit zou kunnen zien. Het gaat daarbij om het energieverbruik en bijbehorende emissies in de verschillende sectoren, de energievoorziening, opslag en vastlegging of benutting van CO2, en de uitstoot van overige broeikasgassen in met name de landbouw. Daarvoor is een ‘bottom-up’ analyse van de verschillende vraag- en aanbodsectoren gebruikt als invoer voor een integrale analyse met behulp van het kostenoptimalisatiemodel OPERA. De uitkomsten van de integrale analyse worden vergeleken met de uitkomsten van de afzonderlijke analyses van de vraag- en aanbodsectoren, waarbij inzichtelijk wordt gemaakt wat robuuste en onzekere elementen zijn in de transitie en wat de dilemma’s en keuzemogelijkheden zijn. Omdat niet alleen naar een eindbeeld in 2050 wordt gekeken, maar ook naar de trajecten op weg daar naartoe, wordt ook inzichtelijk wanneer in de tijd welke dilemma’s en keuzes aan de orde zijn. De studie geeft tenslotte op hoofdlijnen inzicht in aanknopingspunten voor (nieuw) beleid om klimaatneutraliteit in 2050 te realiseren.

2.1 Aanpak op hoofdlijnen Methode voor bepalen integrale trajecten naar klimaatneutraliteit in 2050. Figuur 2.1 toont de aanpak op hoofdlijnen. De analyse is gestart met het vaststellen van de bandbreedtes van de maximale beschikbaarheden van energiebronnen en energiedragers. Daarbij is rekening gehouden met het haalbare uitroltempo van de benodigde winnings- en conversietechnieken. Het gaat daarbij om elektriciteit (vermogen van wind-, zon- en kernenergie), biogrondstoffen (productie in Nederland en import) en waterstof (opgesteld vermogen van elektrolysers en import). De beschikbaarheid van biogrondstoffen en waterstof is binnen een Europese context vastgesteld, zie hoofdstuk 4. Daarnaast zijn mogelijke sectorale trajecten naar klimaatneutraliteit in kaart gebracht voor de onderscheiden vraagsectoren (industrie, gebouwde omgeving, mobiliteit en landbouw en landgebruik), zie hoofdstuk 3. Voor elke vraagsector zijn twee tot vier trajecten uitgewerkt die – met uitzondering van de landbouw – in 2050 op netto nul emissies uitkomen. De sectorale trajecten zijn kwantitatief uitgewerkt, met een specificering van de toepassing van technieken, het bijbehorende energiegebruik en de emissies. Hierbij is gebruik gemaakt van bestaande literatuur en inzichten over technieken en beleid.

Voor alle vraag- en aanbodsectoren zijn achtergrondrapporten geschreven, die tegelijk met dit hoofdrapport zijn gepubliceerd 10. Deze sectorale analyses vormen de invoer voor de integrale systeemanalyse waarin ruim 30 integrale

9

https://energy.nl/datasheets/

10

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

PBL | 47

trajecten zijn doorgerekend, die tegen de laagste nationale kosten naar klimaatneutraliteit in 2050 leiden. Hierbij zijn de bandbreedtes van de maximale beschikbaarheden van de aanbodsectoren (inclusief CO2afvang en -opslag, CCS) en de sectorale trajecten van de vraagsectoren gebruikt om aannames en randvoorwaarden te formuleren waaraan de integrale trajecten moeten voldoen. De kosten omvatten – anders dan in een maatschappelijke kosten- en batenanalyse (MKBA) – alleen directe kosten zoals investeringen, bedienings- en onderhoudskosten en energiekosten en -baten (zie ook kader 2.1 en bijlages 1 en 2). De trajecten van de vraagsectoren en de potentiëlen van de aanbodsectoren zijn niet 1-op-1 overgenomen in de modelberekeningen. Ze zijn immers niet op voorhand op elkaar afgestemd. Hierdoor zijn niet alle combinaties van sectorale trajecten en aanbodpotentiëlen onderling verenigbaar. Als de trajecten van verschillende vraagsectoren bijvoorbeeld zwaar inzetten op het gebruik van groengas en klimaatneutrale brandstoffen dan kan dat leiden tot een gezamenlijk verbruik van biogrondstoffen en waterstof dat (veel) groter is dan de veronderstelde maximale beschikbaarheid. Binnen de integrale analyse als dit maximum niet overschreden worden.

De productie van klimaatneutrale brandstoffen (biogeen of synthetisch) is bepaald als onderdeel van deze integrale trajecten zoals beschreven in hoofdstuk 6, aan de hand van de ontwikkeling van het verbruik van klimaatneutrale brandstoffen en de beschikbaarheid van biogrondstoffen en waterstof, en dus niet uitgewerkt als onderdeel van de industrietrajecten (zie paragraaf 3.1). Figuur 2.1

PBL | 48

Kader 2.1 Kostenoptimaliteit, het nationale kostensaldo en de betekenis van oplopende kosten Alle integrale trajecten weerspiegelen het kostenoptimale pad, dat wil zeggen het pad dat gegeven de betreffende uitgangspunten tegen minimale totale nationale kosten naar klimaatneutraliteit leidt. Het nationale kostensaldo Het kostenbegrip dat ten grondslag ligt aan de kostenoptimalisatie is het nationale kostensaldo (PBL & CPB, 2020), zie ook bijlage 3. Het gaat hier concreet om de minimale netto contante waarde van de nationale kosten gedurende 25 jaar (2026-2050), bij een discontovoet van 2,25 procent. Nationale kosten zijn de directe kosten vanuit maatschappelijk perspectief en omvatten hier investeringskosten (inclusief retrofit), bedienings- en onderhoudskosten, en energiekosten en -baten op basis van internationale handelsprijzen. Uitvoeringskosten van beleid zijn hier niet inbegrepen: de trajecten omvatten geen beleid. Dat betekent ook dat eindgebruikerskosten en overheidskosten niet vast te stellen zijn. Aard en maatvoering van beleidsinstrumenten bepalen immers zowel de uitvoeringskosten als de verdelingseffecten. De betekenis van oplopende kosten Afwegingen anders dan het nationale kostensaldo spelen alleen een rol voor de uitkomsten in een bepaald jaar als ze vertaald zijn in randvoorwaarden voor de kostenoptimalisatie.

Voorbeelden zijn de uitfasering van fossiele energiedragers, beperking van het primaire energiegebruik en begrenzing van CO2opslag. Bij de vergelijking tussen verschillende integrale trajecten maken oplopende kosten bij uitdagender uitgangspunten zichtbaar dat het bereiken van klimaatneutraliteit steeds ingewikkelder en moeilijker wordt, tot het punt waarop – gegeven de aannames – klimaatneutraliteit technisch niet meer mogelijk is. Ondanks de belangrijke rol van kosten en kostenminimalisatie bij de vormgeving van de integrale trajecten, gebruiken we in dit rapport kosten alleen om trajecten onderling te vergelijken. De analyse levert geen informatie op over de absolute systeemkosten of de meerkosten van klimaatneutraliteit. Absolute kosten kunnen niet worden bepaald De absolute systeemkosten zijn niet vast te stellen, omdat ze niet eenduidig af te bakenen zijn. De kosten van energieverbruik worden altijd meegenomen, maar bij investeringskosten ligt dat gecompliceerder. Zo worden bij voertuigen de totale investeringskosten meegenomen en bij gebouwen alleen de investeringskosten van vraagreductiemaatregelen en verwarmingsinstallaties. Bij schepen en vliegtuigen ontbreken investeringskosten omdat die niet relevant zijn voor de afwegingen: het leeuwendeel van de kosten van verduurzaming zit in het energiegebruik en niet in de aanpassing van schepen of vliegtuigen.

De gebruikte informatie is voldoende om uit te rekenen wat de kostenoptimale manier is om klimaatneutraliteit te bereiken en om trajecten met elkaar te vergelijken, want daarvoor hoeven alleen de kostenverschillen bekend te zijn. Meerkosten van klimaatneutraliteit niet vastgesteld Voor het vaststellen van de meerkosten van klimaatneutraliteit is het nodig om te vergelijken met een referentietraject waarin klimaatneutraliteit niet bereikt wordt. Dit is niet opgesteld, omdat het een uitgebreide analyse vergt hoe de situatie er dan uit zou kunnen zien, waarbij ook rekening gehouden moet worden met de situatie waarin ook andere EU-landen klimaatneutraliteit niet of later behalen. Ook verandert onder invloed van de transitie de internationale context, zoals de Nederlandse afzet van brandstoffen in het buitenland. En de internationale elektriciteitsprijzen en de import- en exportpatronen voor elektriciteit zijn afhankelijk van hoe die elektriciteit binnen Europa wordt opgewekt. Nationale en internationale effecten zijn daarmee niet goed van elkaar te onderscheiden.

PBL | 49

Alleen overkoepelende doelen, geen beleidsinstrumenten of sectorale doelen De integrale trajecten gaan niet uit van beleidsinstrumenten of specifieke sectorale of technische doelen, maar alleen van overkoepelende doelen voor broeikasgasemissies (zie paragraaf 2.2). Deze worden in een aantal gevallen aangevuld met – eveneens overkoepelende – doelen voor energiebesparing en de uitfasering van fossiele energiedragers (zie paragraaf 6.1). Wel worden de uitkomsten in paragraaf 6.7 vergeleken met waar bestaand en voorgenomen beleid of specifieke (Europese) doelen zich op richten. Het gebruik van overkoepelende doelen betekent dat de afzonderlijke sectoren in de integrale analyse niet op nul emissies hoeven uit te komen, zolang er in de andere sectoren voldoende negatieve emissies zijn.

Aanbodsectoren en CCS: de maximale beschikbaarheden Bij de aanbodsectoren en CCS is voor de gehanteerde potentiëlen over de periode 2030-2050 voor ieder afzonderlijk integraal traject een specifieke waarde gekozen die tussen de onderkant en de bovenkant van de bandbreedte ligt (zie tabel 2.1). Die waarde is een maximum – het is immers een potentieel – en de inzet in het berekende integrale traject kan dus ook lager uitkomen. Tabel 2.1 Bandbreedtes van de maximale beschikbaarheid uit de aanbodsectoren (zie hoofdstuk 4 voor de details) en voor CCS zoals gehanteerd in de integrale trajecten. Als er geen bandbreedte is benoemd, dan geldt het betreffende getal in alle integrale trajecten als maximum Elektriciteit

Biogrondstoffen

Waterstof CCS

2030

2040

2050

Wind op zee (GW)

13*

40,5*

70*

Wind op land (GW)

7,8

8,9

9,9

Zon-PV (GW)

41

78

132

Kernenergie (GW)

0,5

0-3,5*

0-3,5*

Nederland (petajoule)

110-150

115-190

125-215

Import (petajoule)

310-420

435-750

555-1075

Totaal (petajoule)

420-570

550-940

680-1305

Elektrolysers (GWe)

4-9

10-22

15-35

Import (megaton**)

0,2

0,32-0,65

1,3-2,6

Opslagcapaciteit (mega-

15

27,5-35

20-50

ton per jaar) * NB: Er is zijdelings gekeken naar de impact op het energiesysteem bij een hogere bovengrens voor kernenergie of windenergie (zie kader 6.6 in paragraaf 6.5.2). ** De hoeveelheid energie in één megaton waterstof is 120 petajoule of 33,3 TWh.

Vraagsectoren: keuzeruimte waarbinnen integrale trajecten worden vormgegeven Bij de vraagsectoren vormt de ruimte die omspannen wordt door de verschillende in kaart gebrachte sectorale trajecten de keuzeruimte waarbinnen kostenoptimale integrale trajecten vormgegeven kunnen worden. Dat betekent concreet dat in de integrale trajecten alleen die emissiearme of -vrije technieken toegepast worden die ook in de sectorale trajecten voorkomen, dat de toepassing en ingroeisnelheid van die technieken niet boven de maximale waarden in de verschillende sectorale trajecten mogen liggen, en ook dat de snelheid waarmee de sector in zijn totaliteit kan verduurzamen niet hoger kan liggen dan in de sectorale trajecten. Tabel 2.2 laat zien voor welke emissiereductiemaatregelen de sectorale trajecten de keuzeruimte definieren. De maximale toepassing van een maatregel in een bepaald jaar wordt uitgedrukt als percentage van de fysieke grootheid die het toepassingsgebied van een techniek definieert. Dat kan bijvoorbeeld datgene zijn wat door de techniek geproduceerd of vervangen wordt (ethyleen, staal), een activiteit die ingevuld PBL | 50

wordt door de techniek (voertuigkilometers), of de fysieke omgeving waarbinnen een techniek wordt toegepast (aantal woningen of woningequivalenten). Bij bijvoorbeeld elektrisch kraken is er sprake van productie van ethyleen, maar bij mechanische en chemische recycling van plastics juist van vervanging van ethyleen: door meer plastic te hergebruiken is minder ethyleenproductie nodig. Technieken die op deze manier aan dezelfde fysieke grootheid gekoppeld zijn, concurreren met elkaar. Tabel 2.2 Belangrijkste technieken of maatregelen waarvoor de trajecten van de vraagsectoren de maximale toepassing in de integrale trajecten bepalen Vraagsector Emissiereductiemaatregel Percentage van (aantal trajecten) Elektrificatie personenauto’s Voertuigkilometers Wegverkeer en Elektrificatie zwaar vrachtverkeer Voertuigkilometers binnenvaart (2) Elektrificatie licht vrachtverkeer Voertuigkilometers Elektrificatie, waterstof bij binnenvaart Tonkilometers Schepen aangepast voor methanol ScheepvaartbunSchepen aangepast voor ammoniak Energiegebruik kers (2) Schepen aangepast voor LNG Ethyleenproductie door elektrisch kraken Ethyleenproductie Mechanisch recyclen van plastics Ethyleenproductie Chemisch recyclen van plastics Ethyleenproductie Industrie (3) Ammoniakproductie via elektrolyse Ammoniakproductie Staalproductie o.b.v.

directe reductie met waterstof of aard- Staalproductie gas Woningen per isolatielabelklasse: D of hoger, B of hoger, A Woningen of hoger, A+ of hoger Utiliteitsgebouwen per isolatielabelklasse: label D of hoger, Woningequivalenten Gebouwde omge- B of hoger, A of hoger, A+ of hoger ving (4 trajecten) Woningen met elektrische warmtepompen, hybride warmWoningen tepompen, stadsverwarming Utiliteitsgebouwen met elektrische warmtepompen, hybride Woningequivalenten warmtepompen, stadsverwarming Landbouw en Krimp van de veestapel Veestapel landgebruik (3)

2.2 Algemene uitgangspunten Ontwikkelingen volgens de Klimaat- en Energieverkenning 2022 Deze studie gaat uit van de demografische en – gematigde – economische groei afkomstig uit de Klimaat- en Energieverkenning 2022 (verder aangeduid met KEV2022) (PBL, 2022b). De KEV2022 loopt tot 2040. Voor de periode van 2040 tot 2050 is gebruik gemaakt van een extrapolatie van de KEV2022 op basis van een studie van TNO (TNO, 2023b). Ook de daarvan afgeleide omvang van energiediensten- of functies (huizen verwarmen, industriële processen ondervuren, autokilometers rijden, staal produceren) is grotendeels ontleend aan deze studies. Er is wel een aantal uitzonderingen. Zo zal de productie van brandstoffen voor het wegverkeer in omvang afnemen doordat het wegverkeer elektrificeert, en de veestapel krimpen vanwege de stikstofproblematiek (zie paragraaf 3.4). En bij de zeescheepvaart liggen de bunkervolumes op termijn lager dan in de genoemde studies (zie verder paragraaf 3.2). In deze studie wordt gerekend met een economische structuur die niet wezenlijk verandert in de tijd, tenzij veranderingen rechtstreeks voortvloeien uit een transitie naar een klimaatneutrale samenleving of de realisatie van beleidsdoelen buiten het energiedomein (vooral de landbouw). Dit uitgangspunt is PBL | 51

gehanteerd omdat we met deze studie in beeld willen brengen of en hoe zonder ingrijpende veranderingen in productie en consumptie Nederland klimaatneutraal zou kunnen worden en waar dan de grootste uitdagingen liggen. We beweren dus niet dat een verdergaande verandering in economische structuur niet nodig zou zijn. Sterker nog, we laten zien dat klimaatneutraliteit in 2050 technisch weliswaar haalbaar zou kunnen zijn, maar dat dit buitengewoon ambitieus is en dat dus (vergaand) ingrijpen in de productie en/of consumptie in Nederland (bijvoorbeeld lagere productie en consumptie van vlees, minder vliegen, minder autorijden) een verdedigbare strategie kan zijn om de klimaatdoelen te halen (PBL & VU, 2024). Bovendien: of en in welke mate het uit oogpunt van het tegengaan van klimaatverandering zinvol is om in te grijpen, hangt mede af van de vraag of het onderdeel uitmaakt van een nationale of internationale aanpak. Alleen bij een internationale (tenminste Europese) aanpak is dit naar verwachting effectief. Bij alleen nationaal ingrijpen in de productie zal vooral verplaatsing van productie en emissies optreden. We komen hier in hoofdstuk 6 op terug.

Energiegebruik en energiebesparing Het energiegebruik is niet ontleend aan de KEV2022, maar wordt bepaald door de technieken – inclusief energiebesparende zoals isolatie en efficiëntere apparaten – die de energiediensten en -functies invullen. Het energiegebruik en de bijdrage van energiebesparing komen dus tot stand als onderdeel van de kostenoptimalisatie in OPERA.

Betrouwbaarheid energievoorziening Sommige studies gaan uit van een ‘value of lost load’ (VOLL) waarmee een waarde wordt toegekend aan de niet ingevulde vraag, maar in deze studie wordt een strikt uitgangspunt gehanteerd: de hele niet terugregelbare energievraag moet op elk moment ingevuld worden. Als aanvullende randvoorwaarde is opgelegd dat er altijd voldoende regelbaar vermogen (inclusief kernenergie) moet zijn om langdurige periodes met een tekort aan wind en zon te kunnen overbruggen.

Broeikasgasemissiedoelen De berekeningen gaan uit van een lineair reductiepad na 2030 voor de uitstoot van broeikasgassen (inclusief landgebruik) vanaf het Nederlandse grondgebied (zie figuur 2.2). Dit sluit zo goed mogelijk aan bij de aangescherpte Klimaatwet (Staatsblad, 2023) en de kamerbrief ‘Naar een beleidsagenda voor een Klimaatneutraal Nederland’ (EZK, 2023a) zoals uiteengezet in kader 2.2. Daarnaast zijn er afzonderlijke doelen voor de internationale zeescheepvaart en luchtvaart (netto nul in 2050, zie kader 2.2). De brief laat de mogelijkheid open dat Nederlandse restemissies, zoals in elk geval bij landbouw en landgebruik, worden gecompenseerd met negatieve emissies binnen Nederland of in andere landen. Wij gaan er in deze studie vanuit dat Nederland koerst op netto nul grondgebiedemissies, en dus geen gebruik maakt van negatieve emissies in het buitenland. Zowel het lineaire reductiepad als netto nul emissies in 2050 in Nederland zijn niet vanzelfsprekend. Zo heeft de Europese wetenschappelijke adviesraad voor klimaatverandering voor de EU een advies uitgebracht waarin wordt gesteld dat een reductie van broeikasgassen van 90 à 95 procent in 2040 ten opzichte van 1990 noodzakelijk is om te voldoen aan het Parijsakkoord (ESABCC, 2023).

Dit advies is onderschreven door de Nederlandse Wetenschappelijke Klimaatraad (WKR, 2023) en de Europese Commissie heeft een reductiedoelstelling van 90 procent voorgesteld (EC, 2024b). Dit betekent voor de EU een hogere emissiereductiedoelstelling dan in het lineaire reductiepad. Als dit zou leiden tot aanpassing van de Europese doelen, laat zich dit nog niet één-op-één vertalen naar een bijpassend niveau voor de

PBL | 52

Nederlandse grondgebiedemissies. Vandaar dat we in deze studie vooralsnog vasthouden aan de doelen uit de kamerbrief. Figuur 2.2

Kader 2.2 Broeikasgasemissiedoelen Grondgebiedemissies Voor 2030 noemt de Klimaatwet (Staatsblad, 2023) een formeel doel van minstens 55 procent reductie ten opzichte van 1990 en voor 2050 een ‘netto-uitstoot van broeikasgassen’ die tot nul moet zijn gereduceerd (artikel 2, lid 1.a). Dit is met inbegrip van mogelijkheden om restemissies te compenseren met negatieve emissies (CO2-vastlegging) in andere landen. Het doel uit de Klimaatwet legt dus niet vast wat in 2050 de maximale Nederlandse netto grondgebiedemissies mogen zijn. Ook zijn er geen formele, bindende doelen voor Nederlandse emissies voor de tussenliggende jaren en evenmin voor de luchtvaart en de zeescheepvaart. De kamerbrief ‘Naar een beleidsagenda voor een Klimaatneutraal Nederland’ (EZK, 2023a) van het kabinet Rutte IV sluit aan bij de wet, maar met enkele toevoegingen. Zo wordt gestreefd naar beleid ‘dat gericht is op een reductie van 60 procent ten opzichte van 1990’ om er zeker van te zijn dat 55 procent reductie in ieder geval gehaald wordt en daarnaast wordt ingezet op een reductie van 70 procent in 2035 en 80 procent in 2040. De waarden voor 2035 en 2040 hebben net als die van 60 procent voor 2030 geen formele status. Wel vormen ze een lineair reductiepad na 2030, in lijn met waar we in deze studie van uitgaan (zie figuur 2.2).