College 1.14.7 Bijlage 4 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen en Drenthe

Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe 2020-2050

Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe 2020-2050

Dit rapport is geschreven door: Sjoerd van der Niet, Frans Rooijers, Reinier van der Veen, Nina Voulis (CE Delft); Alexander Wirtz, Mart Lubben (Quintel) Delft, CE Delft, november 2019 Publicatienummer: 19.180076.156 Energievoorziening / Elektriciteit / Regionaal / Provincies / Infrastructuur Opdrachtgevers: Provincie Groningen, Provincie Drenthe Uw kenmerk: Dossiernr K1263, verplichtingennr 002087 Alle openbare publicaties van CE Delft zijn verkrijgbaar via www.ce.nl Meer informatie over de studie is te verkrijgen bij de projectleider Sjoerd van der Niet (CE Delft) © copyright, CE Delft, Delft

CE Delft Committed to the Environment CE Delft draagt met onafhankelijk onderzoek en advies bij aan een duurzame samenleving. Wij zijn toonaangevend op het gebied van energie, transport en grondstoffen. Met onze kennis van techniek, beleid en economie helpen we overheden, NGO’s en bedrijven structurele veranderingen te realiseren. Al 40 jaar werken betrokken en kundige medewerkers bij CE Delft om dit waar te maken.

2

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Inhoud

3

Samenvatting

4

1 2

11 15

Inleiding Opzet van het onderzoek

Vraag en aanbod 3 Scenario 2020 4 Scenario 2030 5 Scenario 2050 Regionale Sturing 6 Scenario 2050 Nationale Sturing 7 Scenario 2050 Internationale Waterstofeconomie 8 Scenario 2050 Internationale Bio-economie 9 Vergelijking

21 22 27 32 36 40 44 47

Infrastructuur: knelpunten en oplossingen 10 Midden- en laagspanningsnet 11 Hoogspanningsnet 12 Elektriciteits- en gas-/waterstofnet in samenhang 13 Warmtenet, CO2-net en biomassa-infrastructuur 14 Analyse 15 Conclusies en aanbevelingen

61 62 66 71 79 82 91

Bijlagen A Deelnemers B Bronnenlijst C Begrippen en afkortingen D Energietransitiemodel E Gebouwde omgeving F Mobiliteit G Industrie, datacenters en land- en glastuinbouw H Aardgas en groengas I Wind- en zonne-energie J Elektriciteit en centrales K Knelpunten hoogspanningsnet

97 98 99 103 105 106 112 118 123 126 130 132

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Samenvatting Introductie Voor 2030 is het doel om CO2-uitstoot met 49% te reduceren en voor 2050 met 100%. Dat vraagt om een energietransitie. Bovendien stopt de gaswinning in Groningen, mogelijk al in 2022. Dit betekent dat zich keuzes voordoen in de inrichting van het toekomstige energiesysteem: — Hoe zijn vraag en aanbod naar energiedragers opgebouwd in Groningen en Drenthe, kijkend tot 2050, en welke infrastructuur is daarbij nodig? Hoe energievraag en -aanbod in 2050 eruit zullen zien, is echter nog een open vraag. Daarom zijn in deze studie verschillende scenario’s ontwikkeld. Die bevatten toekomstbeelden voor de ontwikkeling van zowel vraag naar verschillende energiedragers (in gebouwen, industrie, mobiliteit) als het aanbod ervan (zon, wind, centrales). Vertrekpunt vormt de huidige situatie (scenario 2020). Voor 2030 is één scenario opgesteld, uitgaande van realisatie van het Klimaatakkoord, plannen uit de regio en bestaande trends. Voor 2050 zijn vier scenario’s uitgewerkt. Deze zijn opgesteld op basis van Net voor de Toekomst (CE Delft, 2017a; 2017b), maar aangepast aan de specifieke situatie in Groningen en Drenthe. De vier scenario’s verschillen over de assen energieleverend/-importerend en veel/weinig waterstofvraag. Deze scenario’s geven extremen weer, de werkelijkheid zal waarschijnlijk binnen deze kaders uitkomen.

Mogelijke knelpunten in de infrastructuur komen zo duidelijk aan de oppervlakte. Figuur 1 - Definitie van de vier scenario’s voor 2050

4

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Ontwikkelingen in energievraag en -aanbod Tabel 1 - Samenvatting van energievraag en -aanbod in Groningen en Drenthe in 2020, 2030 en 20501 Sector Vraag

2020

2030

2050 Reg

2050 Nat

2050 Int H2

2050 Int Bio

Totaal

162 PJ

164 PJ

157 PJ

170 PJ

177 PJ

176 PJ

Gebouwde omgeving Elektriciteit Waterstof Biogeen* Warmte Overig/fossiel

46 PJ 11 3 0 32

34 PJ 15 5 4 10

31 PJ 18 6 7 -

38 PJ 15 15 5 3 -

38 PJ 16 12 7 3 -

38 PJ 16 20 2 -

Mobiliteit Elektriciteit Waterstof Biobrandstof Overig/fossiel

32 PJ 0 0 5 27

28 PJ 2 1 7 18

16 PJ 11 0 5 -

17 PJ 7 9 1 -

17 PJ 5 9 4 -

20 PJ 8 0 11 -

Elektriciteit Waterstof Biogeen Warmte Overig/fossiel

80 PJ 24 17 39

97 PJ 37 29 18 13

107 PJ 58 43 7 -

112 PJ 56 52 1 3 -

117 PJ 50 53 14 1 -

114 PJ 50 60 5 -

Elektriciteit Waterstof Biogeen Warmte Overig/fossiel

5 PJ 2 0 1 2

4 PJ 2 0 0 1 1

3 PJ 2 1 -

3 PJ 2 1 -

4 PJ 2 1 1 -

3 PJ 2 2 -

Aardgas Groengas Waterstof**

23 bcm -

2 bcm 5 PJ 9 PJ

5 PJ 103 PJ

5 PJ 201 PJ

5 PJ -

5 PJ -

Wind op land Wind op zee

1,6 GW 1,0 0,6

2,6 GW 1,3 1,3

12,3 GW 2,6 9,7

21,7 GW 2,2 19,5

3,1 GW 0,8 2,3

2,5 GW 0,8 1,7

Zon op dak Zon op veld

0,8 GW 0,6 0,2

5,3 GW 1,3 4,0

9,5 GW 2,4 7,1

3,8 GW 0,9 2,9

1,7 GW 0,4 1,3

2,0 GW 0,5 1,5

Waterstof Groengas Biomassa Overig/fossiel

5,1 GW 5,1

5,4 GW 0,6

6,9 GW 4,5 2,4 -

5,3 GW 5,2 -

5,9 GW 1,7 1,9 2,3 -

6,3 GW 3,9 2,3 -

Industrie

Landbouw

Aanbod

Gas

Wind

Zon

Centrales

1,6 3,2

* Groengas of vaste biomassa. ** Potentieel uit elektriciteitsoverschotten uit zonne- en windenergie.

________________________________ 1

5

Deze tabel is voor de provincies Groningen en Drenthe afzonderlijk opgenomen in Paragraaf 9.2.

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

In het energiesysteem is momenteel de gaswinning de maatgevende factor: in 2020 is dat ruim 700 PJ, terwijl de finale vraag in de regio van alle energiedragers samen circa 160 PJ meet. Met het stoppen van de gaswinning zal de regio niet meer zo’n grote netto exporteur zijn van energie als nu. Met wind- en zonne-energie is die functie in enige mate wel nieuw vorm te geven, met wind op zee als dominante factor. Dit komt met name terug in het scenario 2050 Nationale Sturing. In de twee internationaal georiënteerde scenario’s voor 2050 is er juist veel import van energie (waterstof, biomassa en groengas). De finale vraag zal afnemen in de gebouwde omgeving en mobiliteit, door besparing en overgang naar meer efficiënte technieken. Ook in de industrie is dit mogelijk, maar daar is per saldo toch groei voorzien, vanwege twee factoren. De eerste factor is productiegroei. Daardoor zal de vraag naar energiedragers als grondstof groeien. De tweede factor is de prognose voor groei aan datacenters, met een grote elektriciteitsvraag. Verder doen de scenario’s geen uitspraak over zich nieuw vestigende of vertrekkende industrie, andere productie of andere invulling van grondstofstromen. Landbouw, ten slotte, vormt een relatief kleine en stabiele factor in de finale vraag.

Opgeteld blijft de finale vraag ongeveer constant, met variatie tussen 157 en 177 PJ, hoewel deze cijfers gevoelig zijn voor de aannames met name over de industrie. Wel is er grote variatie in de energiedragers waarmee de energievraag wordt ingevuld. De vraag naar elektronen zal ten minste verdubbelen, de vraag naar moleculen zal ongeveer gelijk blijven. Het gebruik van elektriciteit zal al sterk toenemen tussen 2020 en 2030. De totale elektriciteitsvraag is nu 37 PJ, zal in 2030 groeien naar 57 PJ, en in de vier scenario’s voor 2050 is er variatie tussen 72 en 89 PJ. De totale gasvraag (methaan plus waterstof) in de regio is nu 71 PJ, deze daalt in 2030 naar 63 PJ, en in de vier scenario’s voor 2050 is er spreiding tussen 50 en 85 PJ. In scenario Regionale Sturing is de meeste elektrificatie met daarnaast vraag naar groengas. De industriële grondstoffenvraag kan circulair ingevuld worden, en import van aardgas met daarbij CCS kan voor de energetische vraag en de elektriciteitssector een alternatief vormen voor groengas. In de scenario’s Nationale Sturing en Internationale Waterstofeconomie is waterstof de belangrijkste energiedrager, met minder elektrificatie en nauwelijks vraag naar groengas. In het scenario Internationale Bio-economie is er vooral vraag naar groengas, elektriciteit en ook vaste biomassa.

Wat zal bepalend zijn in welke richting het energiesysteem in de regio Groningen en Drenthe zal ontwikkelen? Allereerst zijn Rijksbeleid, economische en technische ontwikkelingen en de internationale energiemarkten sterk bepalend. Binnen deze ontwikkelingen kan men vanuit de regio de locatie van specifieke installaties (zon-PV, windenergie, elektrolysers) en de faciliterende infrastructuur beïnvloeden. De regio zal met het stoppen van de gaswinning in eerste instantie een netto importeur van energie worden. De snelle ontwikkeling van zonneparken die al gaande is, kan zorgen voor elektriciteitsproductie vergelijkbaar met de huidige elektriciteitsvraag in de regio (dat is op jaarbasis – daarbinnen zijn geregeld momenten waar elektriciteitslevering nodig is uit andere bronnen). De ontwikkeling van wind op zee is potentieel een grotere factor en kan ingezet worden voor zowel elektriciteit als conversie naar waterstof. Waterstofvraag kan opkomen in alle sectoren, maar het kan ook zijn dat, wanneer er competitief aanbod is, dan de transitie naar andere opties – elektrificatie, groengas, warmte, biomassa – al is ingezet. Dit is zeker voorstelbaar voor de gebouwde omgeving en mobiliteit, want waterstof is daar niet per se het vooraanstaande alternatief voor fossiel. Waterstof maakt echter deel uit van de processen in de chemische industrie, dus daar is zeker een waterstofvraag.

De ontwikkeling van wind op zee en van grootschalige

6

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

elektrolysecapaciteit zal bepalend zijn voor het tempo van de transitie van methaan naar waterstof. Vooruitlopend kan de SMR in enige waterstofvraag voorzien. Behalve vanuit wind op zee boven de Wadden zal er ook waterstofaanbod opkomen vanuit internationale energiemarkten, met Eemshaven als toegangspoort naar de waterstofvraag in de regio.

Infrastructuur Tot 2030 vinden stappen naar elektrificatie plaats en groeit het aanbod van zon-PV sterk. In 2050 zal de vraag naar elektronen verdubbeld zijn en de vraag naar moleculen op gelijk niveau uitkomen terwijl de samenstelling verschilt. Wat zijn de effecten op de infrastructuur van zulke ontwikkelingen? Voor de impact op de netten zijn niet enkel de jaarlijkse totalen van belang, maar ook hoe die verdeeld zijn over het jaar en de dag - het zogenaamde profiel. Uiteindelijk bepalen de pieken in vraag of aanbod welke capaciteit nodig is aan infrastructuur. Hiermee rekening houdend, is de impact op de infrastructuur doorgerekend door de netbeheerders Enexis, TenneT en Gasunie. Dit geeft de volgende resultaten. Een tekort aan netcapaciteit doet zich vooral voor bij elektriciteit en warmte. Verzwaring van het laag-, midden- en hoogspanningsnet is in alle scenario’s nodig: op korte termijn vooral voor zonneparken, op lange termijn voor de elektrificatie van de mobiliteit en de verwarming van woningen, en op enkele tracés ook om toenemende vraag van de industrie te faciliteren (Emmen, Delfzijl). Het gasnet heeft genoeg capaciteit, maar de transitie naar waterstof vergt planning en ombouw: welke buizen gaan wanneer voor waterstof ingezet worden? Hieronder gaan we meer in detail in op de verschillende netten.

Elektriciteitsnet — Midden- en laagspanningsnet: in de periode tot 2030 ontstaan knelpunten door grote toename van zonneparken. In de scenario’s voor 2050 is er ook een grote groei aan de vraagzijde, met name van warmtepompen en elektrische voertuigen, wat eveneens tot knelpunten leidt. Dat betekent dat netverzwaring nu vooral op het faciliteren van aanbod is gericht, maar dat die in de toekomst ook de vraag zal faciliteren. Het scenario Regionale Sturing leidt tot de meeste knelpunten: er is veel elektrificatie aan de vraagzijde, ook is het lokale aanbod hier maximaal, maar vraag en aanbod zijn veelal niet in balans. Er is een onbalans zowel tussen dag/nacht (overdag overschot van zon-PV) als tussen seizoenen (‘s winters grote vraag en ‘s zomers groot aanbod). — Hoogspanningsnet: de zwaarste knelpunten ontstaan door groei van het aanbod van wind- en zonne-energie. Windparken boven de Wadden leiden tot knelpunten op het 380 kV-net, met name in scenario Nationale Sturing. In scenario Regionale Sturing komt daar het grote aanbod van zonneparken in de regio bij. Het 110 kV-net is onvoldoende voor het transport van dergelijk aanbod, terwijl het 380 kV-net al vol is belast met enkel wind op zee. Ook elektrificatie aan de vraagzijde creëert druk op het hoogspanningsnet. Toenemende vraag, met name in de steden Groningen en Emmen, kan tot knelpunten leiden in het 110 kV-net.

Bij grote elektrificatie van de industrie, zoals in scenario Regionale Sturing, ontstaat ook een knelpunt op de 220 kV-verbinding naar Delfzijl.

Gasnet — De capaciteit van het gasnet is voldoende, alleen niet altijd voor de juiste energiedrager. Het distributienet vergt ombouw indien waterstof ook gaat dienen voor verwarming in de gebouwde omgeving.

7

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Warmtenet — Warmtenetten zijn in alle scenario’s beperkt aanwezig. Alleen in het scenario Regionale Sturing vormen ze een groter deel van de warmtevoorziening en heeft een kwart van de gebouwen een warmteaansluiting. — In een aantal steden vormen warmtenetten een aantrekkelijk alternatief voor de gebouwde omgeving. Groningen, Stadskanaal en Hoogeveen komen robuust naar voren. Er is warmte beschikbaar, met name vanuit de industrieclusters en energiecentrales. — Daar tegenover staat dat infrastructuur voor warmtetransport en -distributie moet worden aangelegd. Bij groot aanbod van waterstof of groengas is een warmtenet daarom minder aantrekkelijk.

CO2-net — In de industriële behoefte aan CO2 in Delfzijl kan worden voorzien door afvang en transport vanaf de Eemshavencentrale, die overgaat op biomassa. — Er is een CO2-net in ontwikkeling van Delfzijl naar de tuinders. Een extra CO2-net is niet nodig, CO2-opslag kan gebeuren met tankers naar opslaglocaties op zee en met flessengas naar de tuinders rond Emmen.

Opgaven en aanbevelingen Elektriciteitsnet — Verzwaring van de elektriciteitsnetten is in alle scenario’s noodzakelijk ten behoeve van de elektrificatie van de vraag in alle sectoren – de vraag zal immers ongeveer verdubbelen ten opzichte van nu. Verzwaring van het laag- en middenspanningsnet is sowieso nodig rondom de steden. Ook het 110 kV-net moet hierop voorbereid worden en zal voor scenario’s 2030 en 2050 Regionale Sturing ingericht dienen te worden in pockets om het aanbod snel naar hogere netvlakken te transporteren. De huidige 380 kV-verbinding van Eemshaven via Meeden naar Zwolle is voldoende als wind op zee beperkt blijft tot enkele gigawatts vermogen, maar daarboven zal ofwel de capaciteit verruimd moeten worden of de elektriciteit omgezet moeten worden in waterstof, in de Eemshaven of op zee. — Slim laden en ontladen van elektrische voertuigen kan pieken in de netbelasting beperken, maar voorkomt verzwaring zelden. De batterijcapaciteit is te klein om overschotten in aanbod op te nemen, en in buurten waar warmtepompen zorgen voor nieuwe elektriciteitsvraag is verzwaring sowieso noodzakelijk. Zonder slim laden valt de verzwaring forser uit. — Zonneparken zullen voorlopig te maken hebben met krapte aan netcapaciteit, omdat niet heel snel de capaciteit in midden- en hoogspanningsnet kan worden uitgebreid.

Hiermee kan in de RES’en rekening worden gehouden, inclusief de ruimtelijke afstemming. Batterijen bij zonneparken kunnen ervoor zorgen dat een geringere capaciteit nodig is. Nu moet voor een klein aantal uren een forse capaciteit worden aangelegd; door batterijen (of piekscheren) kan dit met 50% per zonnepark worden verminderd. Hier is sprake van een verkeerde incentive door de huidige tariefstructuur en subsidies voor producenten. — Datacenters zullen, zeker bij toenemende grootte, gelokaliseerd moeten worden op plaatsen met grote netcapaciteit. Lokaal elektriciteitsaanbod van bijvoorbeeld zonneparken is te volatiel om te voldoen aan de elektriciteitsvraag van datacenters. — Power-to-Heat kan bijdragen aan balancering van vraag en aanbod, maar speelt geen grote rol in het voorkomen van vergroten van de netcapaciteit. — Overleg tussen Rijk, provincie, netbeheerders en industrie is nodig om te zorgen dat men elkaars plannen en inzichten deelt over regelgeving en om, waar mogelijk en

8

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

wenselijk, belemmeringen te adresseren. Het betreft in ieder geval regelgeving ten aanzien van investeringen in het net, in flexmaatregelen, en aansluitkosten op maximale capaciteit.

Gasnet — Waterstof neemt in twee van de vier scenario’s de rol van aardgas over, zeker in de industrie en elektriciteitssector, maar ook in mobiliteit en in beperkte mate in de gebouwde omgeving. Er zal tijdig gekozen moeten worden of lagedruk- en middendruknetten beschikbaar blijven voor groengas of dat ze, stapsgewijs, omgebouwd moeten worden voor waterstofdistributie. — In alle scenario’s is er een markt voor groengas voor een kwart van de aansluitingen, vooral in de landelijke gebieden. Het groengas kan eenvoudig het aardgas vervangen zonder aanpassing van de netten. In de resterende driekwart van de aansluitingen zal een keuze gemaakt moeten worden tussen ombouw naar waterstof of amoveren (uit de grond halen) ten gunste van elektrische warmtepompen of warmtelevering. Dit vergt een keuze die lokale bestuurders samen met de netbeheerder Enexis zullen moeten maken. Het gaat met name om het distributienet; transport van groengas en waterstof kan meestal naast elkaar plaatsvinden in parallelle buizen. — De regio is goed gepositioneerd om de waterstofeconomie en infrastructuur te ontwikkelen, gezien de waterstofvraag in de (chemische) industrie, vrijvallende infrastructuur voor gastransport, cavernes voor opslag in Zuidwending en aanlanding van wind op zee. Productiecapaciteit van waterstof vanuit Eemshaven of Delfzijl zal ontwikkeld moeten worden.

De noordelijke waterstofbackbone kan vanaf 2023 ontwikkeld worden en het startpunt vormen van de landelijke waterstofbackbone, die vanaf 2030 de grote industriële clusters in Nederland en het Ruhrgebied met elkaar en met de cavernes in Zuidwending kan verbinden. — Ook hier is coördinatie en overleg wenselijk tussen Rijk, provincie, netbeheerders, industrie en gemeenten, ten eerste om elkaars plannen te delen en ten tweede om belemmeringen te adresseren.

Warmtenet — Warmtenetten vereisen aanleg van infrastructuur voor transport en distributie, en governance over levering en afname. Voor grootschalige warmtenetten is opbouw van expertise nodig zoals al aanwezig over elektriciteits- en gasnetten, zodat besluitvorming over warmtenetten en het beheer ervan op een vergelijkbaar niveau komen, ongeacht bij welke partij of partijen dit uiteindelijk komt te liggen.

CO2-net — Aanleg van CO2-infrastructuur tussen Eemshaven en Delfzijl is van belang voor de industriële vraag wanneer van aardgas wordt afgestapt, eventueel met extensie naar glastuinbouw in Groningen. — De CO2-behoefte van de glastuinbouw zal toenemen doordat niet zelf CO2 geproduceerd kan worden als het aardgas verdwijnt. CO2-transport via flessengas is een goed werkbare oplossing, met name in Drenthe. In Figuur 2 zijn de voornaamste opgaven weergegeven.

9

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Figuur 2 - Voornaamste opgaven voor 2050 per scenario

H2

10

Nationale Sturing • LS/MS in stedelijke omgeving verzwaren • 110 kV verzwaren rond steden • 110 kV-stations verzwaren voor zon • 380 kV verzwaren en/of conversie H2 • Waterstofbackbone opbouwen • Elektrolysecapaciteit ontwikkelen • Gasdistributie geschikt maken voor waterstof

Internationale Waterstofeconomie • LS/MS in stedelijke omgeving verzwaren • 110 kV verzwaren rond steden • Importeren H2 • Waterstofbackbone opbouwen • Gasdistributie geschikt maken voor waterstof

Regionale Sturing • LS/MS in stedelijke omgeving verzwaren • 110 kV verzwaren rond steden • 110 kV-stations verzwaren en pockets aanleggen voor zon • 380 kV verzwaren of curtailment • Warmtenetten aanleggen • Importeren groengas

Internationale Bio-economie • LS/MS in stedelijke omgeving verzwaren • 110 kV verzwaren rond steden • Importeren groengas en biomassa

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

1 Inleiding 1.1

Introductie Dit rapport beschrijft de totstandkoming en uitkomsten van de verkennende technische energiesysteemstudie voor provincies Groningen en Drenthe. Deze studie brengt mogelijke ontwikkelingen in vraag en aanbod van energie in kaart vanaf 2020 tot en met 2050. Daarbij onderzoekt de studie welke knelpunten in de energie-infrastructuur daarbij ontstaan en wat de mogelijke oplossingen zijn, bijvoorbeeld met flexibilisering. CE Delft en Quintel voerden de studie uit in opdracht van de provincie Groningen, provincie Drenthe, Gasunie, TenneT en Groningen Sea Ports. De systeemstudie heeft als doel een gezamenlijke kennisbasis te bieden voor de energietransitie en de keuzes die daarin gemaakt moeten worden. Ook heeft de studie bijgedragen aan een community of practice om systeemvragen op te pakken, met een herhaalbare methode voor de kennisbasis.

1.2

Aanleiding In het Regeerakkoord is afgesproken dat er 49% CO2-reductie moet zijn behaald in 2030. Richting 2050 zal een nog verdere reductie moeten plaatsvinden om de doelen van het Akkoord van Parijs te halen. Deze ambities betekenen dat we met grote uitdagingen te maken krijgen, zoals ontwikkeling van windparken op zee en waar deze energie aanlandt, opwek op land met zon en wind, vergroening van de industrie, de warmtetransitie in de gebouwde omgeving en duurzame mobiliteit. Deze ontwikkelingen hebben grote consequenties voor de bestaande netinfrastructuur en de afstemming tussen vraag en aanbod van energie. De provincies Groningen en Drenthe lopen voorop in de Nederlandse energietransitie. Deze transitie zal keuzes met zich meebrengen: waar wordt op welke energiedragers ingezet en welke infrastructuur is daarbij nodig? De ontwikkelingen aan vraag- en aanbodzijde zullen in samenhang moeten plaatsvinden en gelijk op met de infrastructuur. Om deze samenhang voor de toekomst tijdig en effectief te organiseren is een systemische benadering gevraagd met een vooruitblik op de lange termijn. Bovendien geven enkele specifieke ontwikkelingen aanleiding om nu een systeemstudie uit te voeren.

Energieleverend Groningen en Drenthe Groningen en Drenthe vervullen momenteel een belangrijke rol in de energievoorziening van Nederland. Er is de gaswinning en er zijn drie elektriciteitscentrales, twee op gas en één op kolen. Het gasbesluit van het Kabinet uit 2018 voorziet sluiting van de grote gasvelden uiterlijk in 2030. Bovendien zullen de kolencentrales gesloten worden. De rol van Groningen en Drenthe gaat daarom veranderen. Maar wat zal de toekomstige rol zijn? Vanuit de huidige rol is er in Groningen en Drenthe de nodige infrastructuur aanwezig, met name voor gastransport en –opslag, en de Eemshaven vormt een knooppunt in het hoogspanningsnet. Welke functie kan de infrastructuur krijgen in een toekomstig energiesysteem?

11

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Daarnaast komt een groot deel van de Nederlandse basischemie uit Groningen en Drenthe (Chemport). Belangrijke energiebron en grondstof is voor deze sector is aardgas. De veranderende rol van Groningen en Drenthe kan dus ook impact hebben op de industrie en economie in de regio, net zoals, andersom, ontwikkelingen daarin impact kunnen hebben op het energiesysteem.

Nationaal Programma Groningen Het toekomstperspectief van Groningen krijgt mede richting vanuit het Nationaal Programma Groningen. Inwoners, bedrijven, organisaties, gemeenten in het aardbevingsgebied, de provincie Groningen en het Rijk werken hierin samen aan het versterken van de economie, de energietransitie en de leefbaarheid in de provincie Groningen. Onderwerpen die aandacht krijgen vanuit het programma zijn aardgasvrije wijken, de waterstofeconomie en aanlanding van wind op zee. Deze studie kan bijdragen aan de ontwikkeling van toekomstbeelden en de rol van energie hierin.

Capaciteitstekort De ontwikkeling van wind- en met name zonne-energie gaat hard. Voor de netbeheerders is het zaak om de capaciteit van het net hiermee in overeenstemming te houden. Zowel in Groningen als in Drenthe zijn echter gebieden waar een capaciteitstekort is. Daar kunnen niet alle nieuwe aanvragen voor teruglevering van elektriciteit aan het net gerealiseerd worden. Op veel plekken wordt gewerkt aan extra capaciteit, maar ook die is vaak al vergeven (ENEXIS, 2019). Hoe gaat het aanbod van lokale energie uit wind en zon zich verder ontwikkelen, en wat betekent dat voor het net?

Regionale Energiestrategieën (RES) In het kader van de energietransitie is landelijk besloten om Regionale Energiestrategieën (RES) op te stellen. De provincies Groningen en Drenthe vormen elk één regio waar een eigen RES voor ontwikkeld wordt. De RES is het instrument om te komen tot gedragen keuzes voor de opwekking van duurzame elektriciteit en de warmtetransitie in de gebouwde omgeving. Deze systeemstudie kan input geven aan de RES, namelijk door de strategie in het kader van het volledige energiesysteem te plaatsen.

1.3

Doel Deze studie moet ten eerste resulteren in een feitenbasis die behulpzaam is bij het maken van goed afgewogen beleidskeuzes in de energietransitie in Groningen en Drenthe. Dat gaat om keuzes door partijen zoals de provincies, gemeenten, netbeheerders, en mogelijk ook keuzes door industrie, bedrijven, woningcorporaties en partijen in de sector mobiliteit. Het onderzoek is een verkennende technische studie van het energiesysteem in transitie, waarin niet wordt toegewerkt naar advies op voorliggende beleidsvragen. Naast de inhoudelijke doelstelling is er ook een tweede, methodische doelstelling. Het doel is in deze studie een generieke aanpak te ontwikkelen voor dit soort analyses, opdat de studie herhaalbaar is, zowel in Groningen en Drenthe zelf alsook in andere regio’s. De methode en de betrokkenheid van vele belanghebbenden in de totstandkoming van deze studie dienen bij te dragen aan het ontstaan van een community of practice om systeemvragen te adresseren.

12

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

1.4

Onderzoeksvragen en scope De onderzoeksvragen zijn: 1. Hoe zullen vraag en aanbod van energie zich ontwikkelen tot 2030? En hoe kunnen zij zich verder ontwikkelen tot 2050? 2. Hoe is dan de balans tussen vraag en aanbod? 3. Welke knelpunten resulteren er dan in de infrastructuur? 4. Welke oplossingen, waaronder maatregelen ter flexibilisering, zijn hiervoor mogelijk? 5. Ten slotte, alles overziend, welke keuzes of opgaven dienen zich aan en welke aanbevelingen kunnen hierover worden gedaan? Oftewel, het onderzoek gaat in op de verschillende componenten van het energiesysteem – vraag, aanbod, infrastructuur en oplossingen inclusief flex - en beschouwt ten slotte het systeem als geheel. De geografische afbakening van de studie is provincies Groningen en Drenthe, inclusief aanlanding van wind op zee in de Eemshaven. De steekjaren die we beschouwen zijn 2020, 2030, 2040 en 2050. Meer specifiek zijn de volgende elementen van het energiesysteem onderzocht: Vraag: — gebouwde omgeving (woningen en utiliteiten); — mobiliteit; — industrie (inclusief de vraag naar energiedragers als grondstof en inclusief datacenters); — landbouw. Aanbod: — gaswinning; — elektriciteitscentrales en hun energiemix (fossiel, groengas, waterstof, biomassa); — WKK’s; — wind op zee en wind op land; — zon-PV; — warmte uit geothermie en andere bronnen zoals uit de industrie.

Infrastructuur: — gasnet (methaan/waterstof); — elektriciteitsnet. Oplossingen inclusief flex: — netverzwaring; — opslag; — slimme sturing van vraag en aanbod; — conversies tussen elektronen, moleculen en warmte. Warmtenetten en CO2-netten komen beperkt aan bod. De benodigde capaciteit is niet geanalyseerd, er bestaat nog niet of nauwelijks infrastructuur voor. Buiten de scope van het onderzoek vallen grondstofstromen anders dan methaan, waterstof en elektriciteit. Bijvoorbeeld kunstmest is niet beschouwd, en circulaire grondstofstromen vallen eveneens buiten beschouwing. Een inschatting van de kosten voor de scenario’s en de benodigde infrastructuur of andere typen oplossingen, is bovendien niet mogelijk gebleken binnen de kaders van deze studie.

13

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

1.5

Leeswijzer Het rapport is als volgt opgezet: In Hoofdstuk 2 is de onderzoeksmethode toegelicht. Daarna volgt een deel over vraag en aanbod. Hoofdstukken 3 tot en met 8 behandelen elk één scenario; deze hoofdstukken hebben elk hetzelfde format en laten zich eenvoudig vergelijken. Hoofdstuk 9 vat de toekomstbeelden samen en beschouwt bovendien de (on-)balans tussen vraag en aanbod. Vervolgens is er een deel over de infrastructuur: wat zijn de implicaties van vraag en aanbod hierop? Waar ontstaan knelpunten en wat zijn mogelijke oplossingen daarvoor? Hoofdstuk 10 gaat in op het midden- en laagspanningsnet, Hoofdstuk 11 op het hoogspanningsnet en Hoofdstuk 12 op de gasnetten voor methaan en waterstof in samenhang met het hoogspanningsnet. Hoofdstuk 13 gaat kort in op overige infrastructuur (warmtenetten, CO2 en biomassa), waarna we in Hoofdstuk 14 ingaan op oplossingen bij de knelpunten. Conclusies en aanbevelingen zijn te vinden in Hoofdstuk 15. Ten slotte is er een reeks bijlagen. Hier vindt u de achtergrond achter de cijfers, waaronder geraadpleegde bronnen, de data en hoe deze zijn verwerkt. Voor de snelle lezer geven we de aanwijzing dat Hoofdstukken 9, 14 en 15 samen een gecomprimeerd maar accuraat beeld geven van de systeemstudie. 2

________________________________ 2

Deze hoofdstukken corresponderen met respectievelijk Hoofdstukken 2, 3/4 en 5 in het rapport over de systeemstudie Noord-Holland (CE Delft, 2019).

14

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

2 Opzet van het onderzoek 2.1

Organisatie De voortgang van het onderzoek is verlopen in samenspraak met de stuurgroep. Hierin waren vertegenwoordigd: — provincie Groningen; — provincie Drenthe; — Groningen Sea Ports; — Enexis; — TenneT; — Gasunie Transport Services. Daarnaast is een brede begeleidingsgroep vier keer bijeengekomen. Hieraan hebben diverse organisaties uit de regio deelgenomen, die gezamenlijk alle actoren in het energiesysteem vertegenwoordigen oftewel gebouwde omgeving, mobiliteit, industrie, landbouw, wind- en zonne-energie, energiecentrales, netbeheer en overheden. De sessies hebben bijgedragen aan enerzijds het inbrengen van lokale kennis en plannen in het project, en anderzijds het uitdragen van bevindingen over het energiesysteem en discussie van de scenario’s. Een volledige lijst van de deelnemers is te vinden in Bijlage A.

2.2

Onderzoeksopzet Het onderzoek is als volgt opgezet:

Definitie templates

Literatuurstudie

Definitie scenario’s

Uitwerken vraag en aanbod

Doorrekening infra

Analyse

Rapportage

Definitie van de templates Allereerst is het template gedefinieerd waarin alle data kunnen worden vervat voor vraag en aanbod, op basis waarvan de infrastructuur doorgerekend kan worden. Het vormt de schakel tussen het onderzoekswerk van CE Delft en Quintel enerzijds en de netbeheerders anderzijds. Het template bevat voor elk scenario een reeks categorieën van vraag aanbod. Van elke is zowel de energie (GJ/jr) als vermogens (MW) opgegeven. Elk item is bovendien uitgesplitst naar gemeenten en, bij elektriciteit, tevens naar stations. Aan elke categorie is ten slotte een profiel gekoppeld, wat de verdeling over de 8.760 uren in het jaar weergeeft.

Literatuurstudie Daarnaast is bronmateriaal verzameld, met behulp van de begeleidingsgroep. Beleid, plannen en analyses vanuit de diverse sectoren bevatten relevante informatie aan de hand waarvan de templates uiteindelijk gevuld kunnen worden. De literatuur betreft zowel nationale als specifiek Groningse of Drentse ontwikkelingen. Voor verdere verdieping is een reeks interviews afgenomen.

15

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Definitie van de scenario’s De steekjaren voor de scenario’s zijn 2020, 2030, 2040 en 2050. 2020 is geënt op de huidige situatie. Ook voor 2030 is gekozen om één scenario te ontwikkelen, met als richtlijn om dit op te bouwen aan de hand van realistische verwachtingen. De centrale aanname is dat het Ontwerp Klimaatakkoord dan is gerealiseerd. Voor 2040 zijn twee scenario’s opgesteld, als tussenstap van 2030 naar twee scenario’s voor 2050. Het betreft dus geen eigenstandige aannames, maar geven extra invulling aan de ontwikkeling die tussen 2030 en 2050 wordt voorzien in de verschillende scenario’s. Voor 2050 zijn vier scenario’s opgesteld. Het vertrekpunt vormde de studie Net voor de Toekomst (CE Delft, 2017a; 2017b), waarin vier toekomstbeelden zijn opgesteld van de energievoorziening in Nederland. Deze zijn aangepast in het licht van de specifieke context van Groningen en Drenthe. Met name voor de industrie en de wijze waarop industriële CO2-uitstoot wordt gereduceerd, zijn aanpassingen gemaakt. De scenario’s geven vier extremen weer. Ze vormen geen antwoord op de vraag welke ontwikkelingen het meest waarschijnlijk zijn, maar zetten de kaders neer. Meer waarschijnlijk is dat de werkelijkheid binnen deze kaders uitkomt, met een mix van elementen uit de verschillende scenario’s. Er zijn twee redenen om voor 2050 de extremen uit te werken.

De eerst reden is praktisch: er zijn nog te veel onzekerheden op dit moment – rondom het toekomstige overheidsbeleid, technologieontwikkeling, kostenontwikkeling, maatschappelijke voorkeuren, enzovoort – om al een concrete voorspelling te doen van de energievoorziening in 2050. De tweede reden is inhoudelijk: het doel van de studie is om toekomstige knelpunten in het energiesysteem in beeld te krijgen en juist in de extreme scenario’s zullen deze aan de oppervlakte komen.

2020

2030

2040

2050

Uitwerking vraag en aanbod Per categorie in vraag en aanbod zijn de scenario’s uitgewerkt. Dat wil zeggen dat de templates zijn gevuld met waardes voor de energievraag (GJ/jaar) en het energieaanbod (in termen van opgesteld vermogen (MW) en in termen van energie (GJ/jaar)). Bovendien zijn de gegevens in het Energietransitiemodel (ETM) geladen. De resulterende ETM-scenario’s zijn opgesteld voor het hele energiesysteem van Groningen en Drenthe. Hierin worden vraag en aanbod van energie aan elkaar gekoppeld.

16

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Energietransitiemodel (ETM) ETM is een onafhankelijk, uitgebreid en op feiten gebaseerd energiemodel dat wordt gebruikt door overheden, bedrijven, NGO’s en onderwijsinstellingen in verschillende landen. Het wordt ontwikkeld door Quintel en ondersteund door meer dan twintig partners, waaronder Gasunie, TenneT, Enexis en gemeente Groningen. In het model kun je een reeks parameters instellen over energievraag, -aanbod, flexibiliteit, merit-order en energieprijzen. Het model rekent daarna op uurbasis het energiesysteem door: wat is de vraag, wat is aanbod van hernieuwbare bronnen, welke flexibiliteitsopties worden ingezet, welke centrales moeten worden ingezet, wat zijn de conversieverliezen, wat is er aan import en export, wat zijn de kosten en wat is de CO2-voetafdruk?

In alle sectoren hebben we gekeken naar nationale trends, het Klimaatakkoord, regionaal bronmateriaal en welke ontwikkelingen passen binnen de context van de verschillende scenario’s. Bij de gebouwde omgeving is het CEGOIA-rekenmodel gebruikt om een kostenoptimale verdeling van verwarmingstechnieken over buurten uit te rekenen. De randvoorwaarden variëren per scenario. Voor industrie is in eerste instantie gewerkt op basis van publieke data. In 2018 heeft de Industrietafel Noord-Nederland onderzoek laten doen door Water & Energy Solutions en deze data geven een accurater beeld. Er is daarom uiteindelijk hiermee gewerkt, hoewel zo geaggregeerd dat geen bedrijfsgevoelige informatie is te herleiden. Een ander belangrijk punt is dat productiegroei en efficiëntiewinst constant zijn verondersteld. Dat maakt de energiesystemen in de scenario’s voor 2050 onderling vergelijkbaar. Echter, de ontwikkeling van de industrie en van het energiesysteem beïnvloeden elkaar, zodat een ander energiesysteem een tweede-orde-effect kan hebben op welke industrie in de regio gevestigd is met welke productievolumes. Vergelijkbare aannames zijn gemaakt voor de gebouwde omgeving en mobiliteit, namelijk dat de behoefte aan verwarming/ koeling, aan kracht en licht, en aan reiskilometers constant zijn.

Doorrekening infrastructuur door netbeheerders Het template vormt de schakel naar de doorrekening van de infrastructuur. Dit is gedaan door de netbeheerders. Er is gerekend met drie modellen: — Enexis heeft de impact op het midden- en laagspanningsnet in Groningen en Drenthe doorgerekend. Het gaat om knelpunten op kabels en transformatorstations, en investeringen nodig indien daarvoor netverzwaring als oplossing wordt gekozen. Enexis heeft hier een eigen rekenmodel voor gebruikt, wat op uurbasis de belasting op het net berekend op basis van de aangeleverde data over vraag en aanbod van elektriciteit. — TenneT heeft de effecten op het hoogspanningsnet doorgerekend. Wat is in de diverse scenario’s de gevraagde transportcapaciteit en hoe verhoudt deze zich tot de huidige capaciteit? Voor elke verbinding in het hoogspanningsnet worden zo de knelpunten inzichtelijk, eveneens op uurbasis. Het gehanteerde rekenmodel heeft als basis het model waarmee het Kwaliteits- en Capaciteitsdocument 2017 (Tennet, 2017) is opgesteld. — Gasunie en TenneT hebben een geïntegreerd model van de gasnetten en het hoogspanningsnet. Het model vormt een wiskundige benadering van hoe het aanbod zo efficiënt mogelijk door de netwerken te transporteren is naar de vraag.

Dit model is geschikt om te onderzoeken welke bijdrage inzet van het gasnet en andere flexmaatregelen kunnen leveren aan ontlasting van het elektriciteitsnet.

17

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Analyse De doorrekeningen van de infrastructuur resulteren in een overzicht van knelpunten. Deze hebben we geanalyseerd op mate en duur van capaciteitsoverschrijding, oorzaak (vraag of aanbod) en locatie. Daarnaast is een inventarisatie gedaan van mogelijke oplossingen en flexmaatregelen, en bij welk type knelpunt deze geschikt zijn. Deze bouwstenen zijn samengebracht: de knelpunten uit de doorrekeningen zijn aan oplossingen gekoppeld. Dit heeft ook als input gefungeerd voor de doorrekening met het geïntegreerde model van Gasunie en TenneT, zodat ook een kwantitatieve verkenning is gedaan van een aantal oplossingen. Bovendien is gekeken welke transitiepaden te onderscheiden zijn, van 2020 naar 2030 en vandaar naar de diverse scenario’s voor 2050. Hieruit wordt duidelijk welke keuzes voorliggen of zich in de toekomst voor zullen doen.

Rapportage Ten slotte zijn alle bevindingen in dit rapport vervat.

2.3

De scenario’s De vier scenario’s voor 2050 zijn uitgebreid beschreven in de Hoofdstukken 5 tot en met 8. Hier geven we aan hoe de scenario’s tot stand zijn gekomen. We hechten eraan te benadrukken dat de scenario’s niet zijn bedoeld als realistische of wenselijke blauwdrukken voor de toekomst, maar juist als uiteenlopende beelden van hoe de toekomst eruit zou kunnen zijn. Er zijn twee randvoorwaarden. Ten eerste, hoewel ze onderling sterk verschillen, zijn ze intern coherent, in de zin dat vraag en aanbod in samenhang met elkaar zijn opgesteld. Een scenario met veel aanbod van waterstof zonder dat er vraag naar is, is bijvoorbeeld niet coherent. Ten tweede, de scenario’s voldoen aan de doelstellingen van het Klimaatakkoord van Parijs en hebben als vertrekpunt dus volledige reductie van broeikasgassen. De scenario’s zijn gedefinieerd langs twee assen. De eerste as is import-export. Aan de ene kant is Nederland voorgesteld als zelfvoorzienend in zijn energiebehoefte, met Groningen en Drenthe hierin mogelijk als leverancier naar de rest van Nederland. Aan de andere kant is Nederland, inclusief Groningen en Drenthe, importeur van energie. De tweede as gaat over waterstof: is de economie gebouwd rond veel waterstof of juist niet? Deze twee assen definiëren vier scenario’s.

18

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Figuur 3 - Definitie van de vier scenario’s voor 2050

H2

Waterstofvraag hoog

Nationale sturing

Internationale waterstofeconomie

Zelfvoorzienend NL Leverend G&D

Importerend NL

Regionale sturing

Internationale bio-economie

Waterstofvraag laag

Regionale Sturing In dit scenario is de veronderstelling dat de energietransitie vooral vanuit regionale besluitvorming wordt aangedreven. Dat betekent dat er ook regionale oplossingen worden gezocht. Die resulteren erin dat Groningen en Drenthe ten minste zelfvoorzienend zijn in energie. Bij gebrek aan Nationale Sturing, draait de economie relatief weinig op waterstof, er is des te meer sprake van elektrificatie.

Nationale Sturing De energietransitie wordt, zo is de aanname voor dit scenario, vooral aangedreven vanuit nationale besluitvorming. Er worden grote projecten opgezet om ten minste zelfvoorzienend te zijn, met name grootschalige wind op zee. Die elektriciteit staat aan de basis van een uitgebreide waterstofeconomie. Vanuit alle sectoren is er vraag naar waterstof.

Internationale Waterstofeconomie Er is veel handel in energiedragers en Nederland is hierop georiënteerd. Dat betekent veel import, vooral van waterstof. Er is een sterk ontwikkelde waterstofeconomie. De vraagzijde is daarmee vergelijkbaar met het scenario Nationale Sturing, terwijl de aanbodzijde daarvan sterk verschilt.

19

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Internationale Bio-economie Dit scenario is eveneens internationaal georiënteerd, zij het dat de energiehandel hier niet ten dienste staat van een waterstofeconomie, maar van een economie die minder van bovenaf naar specifieke oplossingen gestuurd wordt. De markt zoekt, geleid door maatregelen zoals beprijzing van emissies, naar eigen oplossingen. In de mix die resulteert spelen groengas, biomassa en elektrificatie een relatief grote rol. De scenario’s zijn afgeleid van de vier scenario’s in Net voor de Toekomst. Die zijn echter voor Nederland als geheel opgesteld. De scenario’s hier vormen daar lokale varianten op. Er zijn enkele verschillen, met name in de industrie en in het scenario Internationale Bio-economie. In Net voor de Toekomst zijn de toekomstbeelden voor de industrie primair gericht op ontwikkeling van de petrochemie en de haven van Rotterdam. In Groningen en Drenthe is echter vooral chemie gevestigd. Het zwaartepunt ligt daardoor bij andere energiedragers en er zijn andere mogelijkheden voor toekomstige ontwikkelingen. Het scenario Internationale Bio-economie heeft hetzelfde vertrekpunt als het scenario Generieke Sturing uit Net voor de Toekomst, namelijk een internationale energiemarkt die met generiek beleid naar klimaatneutrale oplossingen beweegt, waarbij de markt binnen die kaders zelf haar oplossingen selecteert.

Daarbij komt hier echter expliciet de rol van biogene energiedragers sterker naar voren.

20

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Vraag en aanbod

21

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

3 Scenario 2020 3.1

Introductie 2020 vormt het startpunt of referentiepunt voor deze studie. Het is gebaseerd op de huidige situatie of de meest recente data, aangevuld met concrete verwachtingen voor 2020. De warmtevraag van de gebouwde omgeving wordt nog goeddeels voorzien met gas, en mobiliteit is grotendeels fossiel. Er zijn twee grote industrieclusters: in de Eemsdelta en bij Emmen. In de Eemsdelta zijn circa 150 bedrijven gevestigd, waaronder met name veel chemische industrie. Bij Emmen is ook veel chemische industrie gevestigd, met name voor kunststoffen en vezels. Samen vormen de chemieclusters Chemport Europe, en zijn een belangrijk deel van de Nederlandse basischemie. Ten slotte zijn in Groningen en Drenthe agrifood en landbouw gevestigd. Aan de aanbodzijde van het huidige energiesysteem staat de gaswinning in de regio nog aan de basis. Er zijn drie elektriciteitscentrales, waarvan twee op gas en één op kolen met bijstook van biomassa. De gascentrales vertegenwoordigen 23% van het totale vermogen van gascentrales in Nederland, de kolencentrale vertegenwoordigt 33% van het vermogen van de huidige kolencentrales in Nederland. Boven de Wadden is één windmolenpark, op land staan windmolens, met name langs de kust, en de hoeveelheid zon-PV is sterk in ontwikkeling. Groningen vormt een belangrijk knooppunt in de infrastructuur.

De gaswinning betekent ook distributie van gas vanuit Groningen naar de rest van Nederland. En de centrales betekenen dat ook het Nederlandse elektriciteitsnet sterk verknoopt is met deze regio. Bovendien is er interconnectie: in het gasnet met Duitsland en in het elektriciteitsnet met Duitsland, Denemarken en Noorwegen. Figuur 4 – Het Nederlandse net van GTS (links) en van TenneT (rechts)

22

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

3.2

Overzicht van het energiesysteem Tabel 2 – Belangrijkste kenmerken van het energiesysteem in 2020 Sector Vraag

Aanbod

CO2

Kenmerken Gebouwde omgeving

Vrijwel geheel op CV-ketels.

Mobiliteit

89% benzine of diesel, 1% elektrisch, 11% biobrandstof.

Industrie

Clusters rond Eemsdelta en Emmen, met veel chemische industrie, ook metaal en voedselverwerking. Energetische vraag naar methaan, elektriciteit en heet water. Grondstoffenvraag naar methaan en elektriciteit. 0,15 GW datacenters.

Landbouw

O.a. aardappelteelt, melkveehouderij en glastuinbouw.

(Groen)gas

Gaswinning tot 23 bcm.

Wind

0,6 GW wind op zee boven de Wadden. 1,0 GW wind op land.

Zon

0,6 GW zon op dak. 0,2 GW zon op land.

Centrales

3,0 GW STEG gascentrales. 1,6 GW kolencentrales. 0,5 GW WKK’s.

Import/ export

254% netto export.

2% reductie ten opzichte van 1990.

De gaswinning is in 2020 nog maatgevend voor het energiesysteem. De regio is een grote netto exporteur van energie naar de rest van Nederland of naar het buitenland, zowel van methaan als van elektriciteit van de elektriciteitscentrales, deels draaiend op de aardgas. Wind- en zonne-energie spelen, afgezet tegen de gaswinning en elektriciteitscentrales, een kleine rol, maar zijn daarom nog niet onbeduidend: 18 PJ energie-aanbod uit wind en zon, tegenover 37 PJ finale elektriciteitsvraag. De finale vraag bestaat voor 44% uit gas, 23% elektriciteit, 18% uit olie en 11% uit warmte (vooral heet water of stoom in de industrie). Verdeeld naar sector komt de finale vraag voor 30% van de gebouwde omgeving, 19% van mobiliteit, 48% van de industrie (inclusief vraag naar methaan, waterstof en elektriciteit als grondstof) en 3% van landbouw.

23

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Figuur 5 - Energiestromen in 2020*

* Export betekent hier export uit de regio Groningen en Drenthe. De export van gas kan, via de elektriciteitscentrales, ook export van elektriciteit inhouden.

3.3

Vraag Gebouwde omgeving Groningen en Drenthe hebben samen meer dan een half miljoen woningen voor iets meer dan een miljoen inwoners. Daarnaast is er ruim 15 miljoen m2 vloeroppervlak aan utiliteitsbouw, wat gelijkstaat aan ruim 100.000 woningequivalenten 3. De warmtevoorziening is vrijwel geheel gebaseerd op aardgas, met daarnaast kleine hoeveelheden op vaste biomassa (houtpelletkachels), all electric (warmtepompen met WKO) of warmtenet (Warmtestad in Groningen).

Mobiliteit In Groningen en Drenthe zijn circa 530.000 personenwagens geregistreerd, bijna 60.000 bestelauto’s en 7.400 vrachtwagens. Deze rijden in 2020 voor het overgrote deel nog op benzine of diesel, wel met standaard bijmenging van biobrandstof. Er rijden 360 OV-bussen, waarvan 174 op biodiesel, 164 elektrisch en 22 op waterstof. Ten slotte is er vervoer en transport over het spoor. De trajecten Zwolle-Emmen en Zwolle-Meppel-Assen-Groningen zijn elektrisch, maar de vier noordelijke trajecten vanuit Groningen - naar Delfzijl, Eemshaven, Veendam-Leer (Dui) en Leeuwarden - zijn niet geëlektrificeerd. Er rijden dieseltreinen en er zijn pilots met waterstof- en batterijtreinen.

________________________________ 3

24

Een woningequivalent is gedefinieerd als 1 woning of 150 m2 utiliteitsoppervlakte.

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Industrie De industrie in Groningen en Drenthe is grotendeels gevestigd in de twee clusters rond de Eemshaven en Emmen. Van de finale vraag (79 PJ) komt 90% uit de provincie Groningen en 10% uit de provincie Drenthe. Uitgesplitst naar sector is duidelijk dat de chemie veruit de grootste is (56 PJ). Daarnaast is aangenomen dat aluminiumproductie is heropend in 2020 (6 PJ). Verder is er voedselverwerking van met name zetmeel, suikerbieten en melk (6 PJ), is er papierindustrie in Coevorden en Pekela en zijn er nog overige sectoren, zoals constructie, energie, textiel en machinebouw (4 PJ). Ten slotte zijn er datacenters (3 PJ). Er zijn verspreid enkele vestigingen, maar het datacenter van Google in de Eemshaven zet die qua grootte in de schaduw. De vraag kan energetisch worden ingezet (57 PJ), maar ook als grondstof (32 PJ). De energetische inzet is te verdelen naar warmte van hoge temperatuur (>200°C), van lage temperatuur, en kracht en licht. Veel chemische processen vereisen een hoge temperatuur, gemaakt met WKK’s op eigen terrein of gedeeld. Dat geeft primair een methaanvraag, terwijl finaal warmte in de vorm van stoom wordt afgenomen. In de voedselverwerking kunnen veelal lagere temperaturen volstaan. Kracht en licht gaat om apparaten, bijvoorbeeld om stoffen op druk te brengen. Aluminiumproductie is een elektrochemisch proces en vraagt dus ook elektriciteit.

Methaan en elektriciteit dienen bovendien als grondstof. Methaan wordt in de chemische industrie deels eerst omgezet in waterstof.

Landbouw en glastuinbouw De finale vraag uit deze sector is 4,7 PJ. Hiervan is 1,8 PJ elektriciteit, 1,7 PJ aardgas en 1,2 PJ warmte. Gedetailleerde cijfers over de regio waren niet beschikbaar voor deze studie, maar het gaat om een relatief beperkt deel van de energievraag in GroningenDrenthe. Glastuinbouw maakt het meest intensief gebruik van de hier beschouwde energiedragers, veel meer dan de landbouw. Kassen staan vooral in het gebied rond Emmen en Hoogezand-Sappemeer.

3.4

Aanbod Wind Boven de Wadden is park Gemini aangelegd met een totaal vermogen van 600 MW. De opgewekte stroom landt aan in de Eemshaven. Voor wind op land hebben provincies Groningen en Drenthe afgesproken respectievelijk 855 MW en 285 MW te realiseren als onderdeel van de provinciale taakstelling van 6.000 MW voor de twaalf provincies samen (RVO, 2018a). In 2020 is waarschijnlijk in Groningen en Drenthe samen 1.024 MW operationeel.

Zon Voor zon-PV op daken van huishoudens en utiliteitsgebouwen voorzien we ruim 600 MW. Dit is de uitkomst van het extrapoleren van de trend van afgelopen jaren. Elk jaar is er groei van circa 30%. De ontwikkeling van zonneparken staat nog op een lager punt op de S-curve. Er is ruim 200 MW voorzien in 2020, op basis van huidige gegevens en projecten aangemeld bij Enexis. Rekenend met 1 MW per hectare is het ruimtebeslag van de zonneparken ruim 200 hectare.

25

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Methaan Voor 2020 is de productieverwachting voor de grote Groninger velden 10,2 bcm voor een warmte winters, 13,6 bcm voor een gemiddelde winter en 18,9 bcm voor een koude winter (Ministerie van EZK, 2018a). Daarbij komt 4,3 bcm uit kleine velden in Groningen en Drenthe. In totaal komt dat overeen met maximaal 735 PJ. In de regio zijn ook zoutcavernes in gebruik als seizoensopslag: in de zomer worden deze gevuld met aardgas, als buffer voor de winter en voor flexibiliteit op energiemarkten.

Elektriciteitscentrales Er zijn drie elektriciteitscentrales in het gebied rond de Eemshaven: — Magnum (Vattenfall), STEG gascentrale, 1.311 MW; — Eemscentrale (Engie), STEG gascentrale, 1.700 MW; — Eemshavencentrale (RWE), kolencentrale met 15% bijstook van biomassa, 1.560 MW. Daarnaast is er een AVI met WKK met een capaciteit van 45 MW. En er zijn WKK’s opgesteld in de industrie en de landbouw met capaciteiten van respectievelijk 330 MW en 67 MW.

Import Groningen en Drenthe zijn netto een grote energieleverancier, uiteraard door de gaswinning en de gascentrales. Er is import van olie, kolen en biomassa.

26

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

4 Scenario 2030 4.1

Introductie Ruim tien jaar na het sluiten van het Klimaatakkoord zullen de plannen goeddeels zijn doorgevoerd en de doelstellingen gerealiseerd – dit is de centrale gedachte hier. Het Rijk, decentrale overheden en burgers hebben initiatieven ondernomen die leiden tot reductie van CO2-uitstoot en een aangepaste energievraag. Met de wijkaanpak is een derde van de buurten los van het gasnet. Bovendien maken woningeigenaren bij vervanging van CV-ketels de overstap naar hybride oplossingen. Mobiliteit wordt steeds meer op duurzame alternatieven gebracht. In Nederland rijden 1,5 miljoen auto’s elektrisch, in Groningen en Drenthe gaat het om ruim 100.000 voertuigen. Voor de industrie is, net als in andere sectoren, de ambitie om de CO2–uitstoot in 2030 49% te hebben gereduceerd. Dat wordt gerealiseerd met procesefficiëntie; elektrificatie; groene waterstof en andere groene grondstoffen; recycling, CCU en biobased chemie; en CCS. Er zijn naar verwachting nieuwe datacenters geopend in de regio Groningen en Drenthe met een totaal vermogen van circa 1 GW. De Nederlandse kolencentrales zullen zijn gesloten en de gaswinning uit de grote gasvelden in Groningen stopt in 2030. Er zullen nieuwe windparken op zee zijn gerealiseerd die voor heel Nederland 49 TWh aan energie leveren. Dat betekent ten minste 11 GW aan opgesteld vermogen.

Hiervan staat ten minste 1,3 GW boven de Wadden met aanlanding in de Eemshaven. Wind op land en zon-PV zijn regionaal georganiseerd en zullen groeien naar 35 TWh aan energie.

4.2

Overzicht van het energiesysteem Tabel 3 – Belangrijkste kenmerken van het energiesysteem in 2030 Sector Vraag

Aanbod

27

Kenmerken Gebouwde omgeving

1 op 3 woningen van het gasnet af. 57% minder gasvraag, 2% meer elektriciteit.

Mobiliteit

32% minder benzine of diesel.

Industrie

In energetische vraag enige elektrificatie. Grondstoffenvraag waterstof uit SMR. 1 GW datacenters.

Landbouw

Elektrificatie en gebruik restwarmte. 4% meer elektriciteit, 46% minder gasvraag.

(Groen)gas

Gaswinning grote velden gestopt, 2,2 bcm uit kleine velden. 4,6 PJ biogas uit lokaal beschikbare biomassa.

Wind

1,3 GW wind op zee boven de Wadden. 1,3 GW wind op land.

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Sector

CO2

Kenmerken Zon

1,3 GW zon op dak. 4,0 GW zon op land.

Centrales

2,6 GW STEG gascentrales. 1,6 GW biomassacentrales. 0,6 GW STEG (blauwe) waterstofcentrales. 0,5 GW WKK’s.

Import/ export

42% netto import.

41% reductie ten opzichte van 1990.

De gaswinning is sterk teruggebracht, de grote velden zijn gesloten. Groningen en Drenthe zijn netto importeur van energiedragers geworden. De regio kan nog steeds een belangrijke rol vervullen in de energielevering aan de rest van Nederland, maar dan als doorvoer: tegenover export zullen geïmporteerde energiedragers staan, bijvoorbeeld import van gas voor de elektriciteitscentrales. Kolen zijn niet meer in gebruik, wel nog fossiele brandstoffen voor mobiliteit. Wind op zee en zonne-energie zullen ten minste verdubbelen ten opzichte van 2020. De finale energievraag in 2030 is qua grootte vergelijkbaar met 2020, maar de verdeling is anders. De gebouwde omgeving en mobiliteit hebben beide een afgenomen vraag. Bij de gebouwde omgeving komt dit door isolatie en warmtepompen. Die onttrekken immers warmte direct uit de omgeving. Bij mobiliteit komt de afname van de energievraag door efficiëntere technieken: benzine- en dieselmotoren zijn relatief inefficiënt. Tegenover de afname in deze sectoren staat een toename in de industrie. Uitgaande van 2% jaarlijkse efficiëntiewinst en 1,75% groei per jaar, is er per saldo een kleine daling in de energetische vraag maar neemt de vraag naar grondstoffen toe. Bovendien komen er datacenters bij met een grote elektriciteitsvraag. De industrie bepaalt in totaal 59% van de finale vraag.

28

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Figuur 6 - Energiestromen in 2030

4.3

Vraag Gebouwde omgeving Voor 2030 is voor de gemeente Groningen uitgegaan van de Routekaart Groningen CO2neutraal 2035. Voor de overige gemeenten in de provincie Groningen en voor de volledige provincie Drenthe is aangenomen is dat een derde van de woningen en utiliteitsbouw met de wijkenaanpak van het gasnet is losgekoppeld. De warmtevoorziening is geregeld met warmtepompen (all electric) en deels op warmtenetten. Twee derde van de woningen en utiliteitsbouw is nog wel aan het gasnet gekoppeld. Wie echter zijn CV-ketel moet vervangen, zal veelal overstappen naar een hybride installatie waarbij de warmte deels uit een gasgestookte CV-ketel komt en deels van een warmtepomp. Er resteert een totale energievraag van 34 PJ tegenover 43 PJ in 2020. Daarvan komt 15 PJ in de vorm van gas (aardgas), 15 PJ als elektriciteit en 4 PJ als warmte. De gasvraag van de gebouwde omgeving daalt daarmee 52% ten opzichte van 2020, terwijl de elektriciteitsvraag sterk stijgt (+40%).

Mobiliteit Het vervoer zal in 2030 deels zijn afgestapt van fossiele brandstoffen. 18% van de personenauto’s is elektrisch, daarnaast rijdt 12% op waterstof of (groen)gas. De bussen in het OV zijn volledig van fossiele brandstoffen af: driekwart rijdt elektrisch en het resterende kwart op waterstof. Met ten slotte bijmenging van biobrandstoffen betekent dit alles 32% minder fossiele brandstoffen dan in 2020.

29

180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019

Industrie Voor de industrie zijn twee parameters zeer bepalend: efficiëntiewinst en productiegroei. Met de eerste aangenomen op 2% per jaar en de tweede op 1,75% per jaar, daalt de totale energetische vraag licht (59 PJ) terwijl de vraag naar grondstoffen stijgt (38 PJ). Voor de energetische vraag is, afgezien van datacenters, ook de verdeling nog vrijwel gelijk aan die in 2020: gas, elektriciteit en heet water maken elk ongeveer een derde uit. Alleen de vraag naar elektriciteit neemt toe door elektrificatie (+17% ten opzichte van 2020). Elektrificatie is hier voorzien voor warmte van lage temperatuur met gebruik van warmtepompen of boilers, dus met name in de voedselverwerking, papierindustrie – niet zozeer in de chemie, waar hoge temperaturen zijn vereist. De grondstoffenvraag kan in 2030 wel veranderd zijn. Een centrale rol hierin speelt de SMR, die (blauwe) waterstof maakt, zoals voorzien in de Investeringsagenda waterstof NoordNederland (Bedrijven en overheden Groningen en Drenthe, 2019). Deze waterstof vervangt de rol van methaan als grondstof in de industrie. Daarnaast is aangenomen dat er datacenters zijn gerealiseerd met een totaal vermogen van 1 GW (tegenover 150 MW in 2020). Bij circa 6.000 vollasturen zou dat gelijk staan aan meer dan 20 PJ, maar met de aanname van 4% jaarlijkse efficiëntiewinst komt het lager uit, namelijk op 12,5 PJ.

Ter vergelijking: de elektriciteitsvraag van de gebouwde omgeving in Groningen en Drenthe is nu 11 PJ.

Landbouw en glastuinbouw Voor de landbouw en glastuinbouw is een reductie van de vraag voorzien van 4,7 PJ naar 4,3 PJ. Er is een lichte toename van de elektriciteitsvraag (4% naar 1,8 PJ) voorzien, maar een grote afname van de gasvraag (-46% naar 0,9 PJ). Gebruik van warmte is ongeveer gelijk op 1,0 PJ. Daarnaast zijn er geothermie (0,4 PJ), biogene brandstoffen (0,1 PJ) en kleine hoeveelheid waterstof gemaakt met elektriciteit uit windenergie bij een project in Drenthe.