College 1.14.7 Bijlage 4 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen en Drenthe
Tekst van het document
4.4
Aanbod Wind Boven op Gemini (600 MW) is een uitbreiding aangekondigd ter grootte van 700 MW, zodat het totaal uitkomt op 1,3 GW (Rijksoverheid, 2019a). Voor wind op land is een voorspelling gedaan op basis van een lijst van Enexis met aangemelde projecten. Er is aan de projecten een kans toegekend afhankelijk van het stadium waarin het project zich bevindt, en met de verwachtingswaarde is verder gerekend. Het totale opgestelde vermogen van wind op land zou daarmee uitkomen op 1,3 GW. Uitgaande van 10 MW per km2 is het ruimtebeslag op zee 130 km2 en op land 135 km2.
Zon Voor zon-PV zijn drie categorieën beschouwd: zon op dak van huishoudens (<15 kW), zon op dak van utiliteitsgebouwen (>15 kW) en zonneparken. De eerste categorie is ingeschat op basis van voorspellingen uit de NEV 2017 en komt uit op 600 MW. De tweede en derde categorie zijn ingeschat op basis van de projectenlijst van Enexis. Aan de projecten is weer een kans toegekend afhankelijk van het stadium van ontwikkeling, en de verwachtingswaarde van deze categorieën samen komt uit op 4,6 GW, waarvan 0,7 GW op dak en 4,0 GW op land. Rekenend met 1 MW per hectare is het ruimtebeslag van de zonneparken 4.000 hectare oftewel 40 km2.
30
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
We willen opmerken dat het ook voorstelbaar is dat alle projecten gerealiseerd worden die bij Enexis zijn aangemeld, resulterend in 7,8 GW zon op dak (>15 kW) en zonneparken. Dat ligt dicht bij wat in het scenario 2050 Regionaal is aangenomen. De analyse van knelpunten in het net van dat scenario is dus mogelijk al relevant voor 2030.
Methaan De winning van aardgas uit grote velden is gestopt in 2030 (Ministerie van EZK, 2018a) en mogelijk al in 2022 (Ministerie van EZK, 2019). Wel zijn kleine velden dan operationeel, hoewel ook die worden afgebouwd. (Ministerie van EZK, 2018b). Het totale aanbod loopt daarmee terug tot 2 bcm oftewel 70 PJ, tegenover 735 PJ in 2020. De beschikbaarheid van lokaal groengas is 4,6 PJ. Deze is gebaseerd op de vergistbare biomassa die lokaal beschikbaar is. Aangenomen is dat de biomassa ook binnen de regio verwerkt kan worden tot groengas. Recent is er aandacht opgekomen voor superkritische watervergassing, waarvoor ook al plannen bestaan in de regio (Bokkum, 2019).
Elektriciteitscentrales De Eemshavencentrale van RWE stookt in 2030 enkel biomassa, geen kolen (Ministerie van EZK, 2017). Voor de Magnum gascentrale van Vattenfall is voorzien dat één unit over is op waterstof, de Eemscentrale van ENGIE nog volledig op aardgas draait. Ten slotte is de verwachting dat ook de gascentrale Delesto weer operationeel is.
Waterstof In de Investeringsagenda waterstof Noord-Nederland zijn voor 2030 een SMR en een elektrolyser (1 GW) voorzien om waterstof te maken. De SMR maakt waterstof met een volume van 28 PJ, wat overeenkomt met de vraag uit de industrie. De elektrolyser zou meedraaien in de energiemarkt en 42 PJ aan waterstof produceren, bij een efficiëntie van 90%. Hier is 66% efficiëntie verondersteld en wordt de elektrolyser alleen ingezet bij grote elektriciteitsoverschotten op de energiemarkten, anders is bij huidige elektriciteitsprijzen de waterstof economisch niet interessant. Dat zou betekenen dat de elektrolyser veel lagere productie draait.
Import Met het wegvallen van de gaswinning is de regio van Groningen en Drenthe in 2030 niet meer netto energieleverend. Per saldo is er energie-import ter grootte van 42% van de finale vraag oftewel 79 PJ.
31
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
5 Scenario 2050 Regionale Sturing 5.1
Introductie Provincies en gemeenten hebben de regie genomen en sturen sterk op regionale energiesystemen, met decentrale energieopwekking en –gebruik. Het tempo van de transitie ligt hoog. Burgers, bedrijven en decentrale overheden nemen veel initiatieven om het regionale potentieel maximaal te benutten. Voor de gebouwde omgeving zijn extra warmtenetten aangelegd, zodat de warmte van de industrie nuttig aangewend wordt. Er is veel zon-PV, zowel op de daken als in zonneparken, en zowel op individueel initiatief als vanuit collectieven. Ook zijn er windmolenparken op land bij. Omdat burgers betrokken zijn bij de energievoorziening, is er draagvlak voor nieuwe technieken en decentrale oplossingen. CCS kan hier ook onderdeel van zijn. De maatschappij beseft dat hernieuwbare energie in Nederland schaars is. Veel woningen worden geïsoleerd en gaan over naar all electric, mobiliteit is grotendeels elektrisch. Er is er ook draagvlak voor het opzetten van een circulaire industrie, waarin recycling belangrijk is. De industrie zet daarnaast in op elektrificatie en waar nodig inzet van groengas.
5.2
Overzicht van het energiesysteem Tabel 4 – Belangrijkste kenmerken van het energiesysteem in 2050 Regionale Sturing Sector Vraag
Aanbod
32
Kenmerken Gebouwde omgeving
49% all electric, 29% hybride/groengas, 19% warmtenet, 3% biomassa. Veel isolatie. 83% minder gasvraag, 67% meer elektriciteitsvraag dan in 2020.
Mobiliteit
Geen fossiel, 76% elektrisch.
Industrie
In energetische vraag veel elektrificatie. Grondstoffenvraag naar groengas i.p.v. aardgas. 3 GW datacenters.
Landbouw
Elektrificatie, geen gasvraag, wel geothermie.
(Groen)gas
Gaswinning geheel gestopt. 4,6 PJ biogas uit lokaal beschikbare biomassa.
Wind
9,7 GW wind op zee boven de Wadden. 2,6 GW wind op land.
Zon
2,4 GW zon op dak. 7,1 GW zon op land.
Centrales
1,9 GW STEG gascentrales op groengas. 4,5 GW waterstofcentrales. 0,4 GW WKK’s.
Import/ export
6% netto export, import van groengas, export van elektriciteit.
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Sector
Kenmerken
CO2
98% reductie ten opzichte van 1990.
Er is veel aanbod van wind- en zonne-energie vanuit de regio zelf. Deze energie komt als elektriciteit bij de eindgebruiker: er is veel elektrificatie en elektriciteit vervult ruim de helft van de finale energievraag. Groengas vormt een derde van de finale vraag en komt ook deels uit lokale bronnen. Ook besparing is een centraal element in dit scenario. De gebouwde omgeving heeft nog een vraag van 31 PJ en mobiliteit 16 PJ. De vraag vanuit de industrie daalt verder na 2030, maar daar staan een toename in grondstoffen tegenover, bovendien is aangenomen dat datacenters verder groeien. In totaal komt 71% van de finale vraag vanuit de industrie. Figuur 7 - Energiestromen 2050 Regionale Sturing
5.3
Vraag Gebouwde omgeving Dit scenario draait om lokaal aanbod, en dat vertaalt zich vooral in elektriciteit. Dat betekent dat in de gebouwde omgeving veel all electric voorzieningen zijn geïnstalleerd (49%). Hybride systemen met groengas maken 29% uit van de woningequivalenten4, het warmtenet voorziet 19%. Er resteert een totale energievraag van 31 PJ, tegenover 43 PJ in 2020 en 34 PJ in 2030. Deze daling komt doordat de overstap naar all electric samengaat met isolatie. Van de finale vraag in dit scenario komt 5 PJ in de vorm van groengas, 18 PJ als elektriciteit, 7 PJ als warmte en 1 PJ als vaste biomassa. ________________________________ 4
33
1 woningequivalent is 1 woning of 150 m2 utiliteitsbouw.
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Mobiliteit Het vervoer zal in 2050 volledig zijn afgestapt van fossiele brandstoffen. In dit scenario is er veel elektriciteit en dat is ook terug te zien in het vervoer: 76% van de finale vraag is elektrisch. Daarnaast rijdt een deel op groengas (13%) en biobrandstof (11%). Omdat elektrisch rijden efficiënter is dan fossiel, is de energievraag 52% gedaald ten opzichte van 2020, bij gelijkblijvende reizigerskilometers.
Industrie Met efficiëntiewinst van 2% per jaar en productiegroei van 1,75% per jaar komt in 2050 de totale energetische vraag uit op 50 PJ en de vraag naar grondstoffen op 57 PJ. Dit scenario voorziet grote elektrificatie. De elektriciteitsvraag, afgezien van datacenters, groeit naar 26 PJ, twee keer zoveel als in 2020. De gasvraag is bijna nul en de rol van heet water is meer dan gehalveerd tot 7 PJ. Voor de grondstoffenvraag is aangenomen dat de rol die methaan nu vervult, en in 2030 blauwe waterstof, in dit scenario voor 2050 wordt overgenomen door groengas. Gelet op het feit dat groengas waarschijnlijk beperkt beschikbaar is – niet alleen in de regio, maar ook nationaal en wereldwijd – zal er in dit scenario een impuls zijn voor ontwikkeling van circulariteit in de grondstofstromen en maximaal meervoudig gebruik van reststromen. Aannames zijn dat lage temperatuur is geëlektrificeerd met bijvoorbeeld warmtepompen, boilers en mechanische stoomrecompressie. Het gebruik van omgevingswarmte door de warmtepompen betekent een besparing op de finale vraag naar energiedragers door de netwerken. Hoge temperatuur wordt, in dit scenario, gemaakt met WKK’s op groengas. Ook in de grondstoffenvraag is er methaan oftewel groengas. Eventueel zou deze centraal - met de SMR uit de plannen voor 2030 – omgezet kunnen worden in waterstof voor de chemische industrie.
Daarnaast is aangenomen dat er datacenters zijn gerealiseerd met een totaal vermogen van 3 GW. Bij 6.000 vollasturen zou dat gelijk staan aan meer dan 60 PJ, maar bij 4% jaarlijkse efficiëntiewinst komt het lager uit, namelijk op 16,5 PJ. Ter vergelijking: de volledige elektriciteitsvraag van Groningen en Drenthe is nu 38 PJ.
Landbouw en glastuinbouw Voor de landbouw en glastuinbouw is een verdere reductie van de energievraag voorzien naar 2,8 PJ. Dit komt door verdere elektrificatie (2,0 PJ). Er is in dit scenario geen gasvraag. Wel wordt geothermie benut voor de warmtevraag (0,8 PJ).
5.4
Aanbod Wind Voor wind op zee is gekeken naar Net voor de Toekomst (CE Delft, 2017a; 2017b), waarvan 37%5 is verondersteld boven de Wadden te worden geplaatst met aanlanding in de Eemshaven. Dat resulteert in 9,7 GW, tegenover 0,6 GW in 2020 en 1,3 GW voorzien voor 2030. Ook voor wind op land vormt Net voor de Toekomst het vertrekpunt, waarbij naar Groningen en Drenthe is geschaald conform de potenties die er in de regio en nationaal zijn.6 Daarmee zou de wind op land uitkomen op 2,6 GW, tegenover 1,0 GW in 2020 en ________________________________ 5 6
34
lix 22 GW boven de Wadden, PBL 60 GW totaal. RES-potentieanalyses.
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
1,3 GW voorzien voor 2030. Het ruimtebeslag komt in dit scenario neer op 970 km2 wind op zee en 262 km2 wind op land.
Zon Een vergelijkbare aanpak is gehanteerd bij zonne-energie. Net voor de Toekomst en potentieanalyses leiden tot 2,4 GW zon op dak en 7,1 GW zonnepark. Deze hoeveelheid zonneparken komt neer op een ruimtebeslag tot 71 km 2.
Methaan De winning van aardgas is geheel gestopt. De beschikbaarheid van groengas is gelijk verondersteld aan die in 2030, oftewel 4,6 PJ. In dit scenario is wel veel vraag naar methaan, zodat ofwel groengas moet komen uit bronnen van buiten de regio, ofwel de vraag naar methaan zich moet aanpassen, bijvoorbeeld naar waterstof. Beide wijken af van het uitgangspunt van dit scenario.
Elektriciteitscentrales De huidige centrales zullen in 2050 verouderd zijn en niet meer in de huidige vorm functioneren. Dat geldt ongeacht het scenario. Bovendien opereren elektriciteitscentrales op een nationale of internationale markt. Welke elektriciteitscentrales, van wat voor type, en met welke draaiuren, wordt daarom maar in beperkte mate bepaald door de regionale vraag en volatiel aanbod. Dat neemt niet weg dat er in alle scenario’s behoefte zal zijn aan regelbaar aanbod, ten behoeve van de leveringszekerheid. Dat kan betekenen dat centrales meer zullen dienen als back-up dan als base-load. Uit dit scenario vloeit bovendien voort dat bronnen voor centrales schaars zijn: vanuit de regio is er geen groengas over en waterstof evenmin. Er zijn wel al elektriciteitsoverschotten uit wind- en zonne-energie. Centrales dienen daarom als back-up, niet zozeer voor base-load. Er zijn meerdere manieren waarop de nationale behoefte aan elektriciteitscentrales ten behoeve van leveringszekerheid ingevuld kan worden. Hier is gekeken naar Net voor de Toekomst en is dat nationale beeld teruggebracht naar de regio Groningen en Drenthe door te kijken naar de huidige verdeling van centrales over Nederland. Dat betekent dat er centrales zijn in de regio, op waterstof en op groengas.
Import Groningen en Drenthe zijn in dit scenario netto licht energieleverend. Wind- en zonneenergie geven elektriciteitsoverschotten. Er is echter ook import van elektriciteit nodig op momenten dat de regionale vraag hoger is dan het regionale aanbod. Bovendien is er waarschijnlijk import van groengas of biomassa nodig.
35
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
6 Scenario 2050 Nationale Sturing 6.1
Introductie Hoe zien de energiewereld en de infrastructuur eruit als maatschappij en politiek besluiten dat regionale regie niet de beste oplossing is, maar dat we Nationale Sturing en nationale bronnen nodig hebben? Burgers en bedrijven staan de rijksoverheid in dit beeld toe om de regie te nemen. Het Rijk stuurt op energieautonomie voor Nederland via een mix van centrale en decentrale energiebronnen. CCS is in dit maatschappijbeeld geen grootschalige oplossingsroute. Het tempo van de transitie ligt hoog. Het Rijk organiseert grote projecten, met name op het gebied van wind op zee, inclusief bijvoorbeeld energie-eilanden in de Noordzee of boven de Wadden. De elektriciteit uit wind op zee vormt de aanjager van de waterstofeconomie. Er komt vraag naar waterstof vanuit alle sectoren. Woningen worden verwarmd met hybride installaties, deels elektrische warmtepomp en deels ketel op waterstof. In de mobiliteit zijn de voertuigen met brandstofcellen dominant, rijdend op waterstof. Met innovatieve energieoplossingen is een sterk circulaire industrie met veel recycling opgezet, omdat de energiedragers van nu niet meer mogelijk zijn. Bedrijven nemen meer risico’s om deze industriële ketens vorm te geven. De overheid dekt bepaalde risico’s af met subsidies, innovatiepremies, gerichte juridische sturing of andere instrumenten.
6.2
Overzicht van het energiesysteem Tabel 5 – Belangrijkste kenmerken van het energiesysteem in 2050 Nationale Sturing Sector Vraag
Aanbod
36
Kenmerken Gebouwde omgeving
63% hybride/waterstof, 25% hybride/groengas, 6% all electric, 6% warmtenet. 83% minder gasvraag, 44% meer elektriciteitsvraag dan in 2020.
Mobiliteit
Geen fossiel, 39% elektrisch, 61% waterstof.
Industrie
In energetische vraag veel waterstof en elektrificatie. Grondstoffenvraag naar waterstof i.p.v. aardgas. 3 GW datacenters.
Landbouw
Elektrificatie en waterstof.
(Groen)gas
Gaswinning geheel gestopt. 4,6 PJ biogas uit lokaal beschikbare biomassa.
Wind
19,5 GW wind op zee boven de Wadden. 2,2 GW wind op land.
Zon
0,9 GW zon op dak. 2,8 GW zon op land.
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Sector
CO2
Kenmerken Centrales
5,2 GW STEG waterstofcentrales. 0,05 GW WKK’s.
Import/ export
1,0% netto export.
97% reductie ten opzichte van 1990.
In dit scenario is wind op zee de dominante factor. 19,5 GW opgesteld vermogen levert 340 PJ aan elektriciteit. Hiermee wordt de regionale vraag naar elektriciteit en waterstof voorzien, tegelijk maakt het de regio tot energieleverancier. De finale vraag vanuit Groningen en Drenthe bestaat voor 77 PJ uit elektriciteit en 66 PJ uit waterstof. De waterstofvraag komt uit alle sectoren: zowel gebouwde omgeving, mobiliteit als industrie. Vergeleken met het scenario Regionaal scenario is men in dit scenario minder gericht op besparing, zodat de finale vraag licht hoger uitkomt. De vraag vanuit de industrie, met de aanname dat die gestaag blijft groeien tot 2050, overheerst en maakt 70% uit van de finale vraag. Figuur 8 - Energiestromen in 2050 Nationale Sturing
37
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
6.3
Vraag Gebouwde omgeving De beschikbaarheid van elektriciteit en waterstof impliceren dat in gebouwde omgeving veel hybride warmtepompen op waterstof zijn geïnstalleerd (63%). Ook is 25% voorzien van hybride warmtepompen in combinatie met groengas. In Groningen is een warmtenet (6%), en ten slotte zijn er woningen en utiliteitsbouw met all electric (6%). Er is minder nadruk op isolatie in vergelijking met het scenario 2050 Regionaal. De totale energievraag is 38 PJ. Daarvan komt 5 PJ in de vorm van groengas, 15 PJ als elektriciteit, 15 PJ als waterstof, en 3 PJ als warmte.
Mobiliteit In dit scenario maken elektrische voertuigen en waterstofvoertuigen beide de helft uit. De totale energievraag is daarmee 48% minder dan in 2020: 17 PJ tegenover 32 PJ. Er is 7 PJ elektriciteit en 9 PJ waterstof nodig.
Industrie Ook in de industrie is waterstof een factor van betekenis. Zowel in de energetische vraag als in de grondstoffenvraag is de rol van methaan overgenomen door waterstof. De totale vraag naar waterstof bedraagt 52 PJ. Voor hogetemperatuurwarmte worden waterstofketels ingezet, anders dan de huidige WKK’s. Voor lagetemperatuurwarmte vindt elektrificatie plaats, hoewel minder dan in het Regionale scenario. Minder gebruik van warmtepompen en meer van waterstofketels houden in dan er minder besparing is op de energievraag dan in het Regionale scenario. Verder zijn de algemene aannames voor 2050 toegepast: 1,75% jaarlijkse groei, 2% efficiëntiewinst per jaar op de energetische vraag, en 3 GW aan datacenters.
Landbouw en glastuinbouw Voor de landbouw en glastuinbouw is een reductie van de energievraag voorzien naar 2,9 PJ. De elektriciteitsvraag bedraagt hiervan bijna 2,0 PJ. Er wordt geen methaan gebruikt, maar wel waterstof (1,0 PJ).
6.4
Aanbod Wind Dit scenario begint bij de gedachte dat de energietransitie vorm krijgt met grote projecten van nationale betekenis. Dat betekent veel wind op zee. In Net voor de Toekomst (CE Delft, 2017a) is uitgegaan van 53 GW, en op basis van de potentie van windparken op verschillende locaties op de Noordzee nemen we hier aan dat daarvan 19,5 GW boven de Wadden wordt geplaatst met aanlanding in de Eemshaven. Dat is in de buurt van de doelstelling uit het Coalitieakkoord van Gedeputeerde Staten, waar is aangegeven 22,8 GW te willen (Provincie Groningen, 2019). Vanwege de grote hoeveelheid windparken op zee is wind op land minder nodig, maar ook hier is 2,2 GW voorzien, tegenover 1,3 GW in 2030. Uitgaande van 10 MW per km 2 is het ruimtebeslag boven de Wadden bijna 2.000 km2 en op land 225 km2.
38
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Zon De grote hoeveelheid windparken maakt de noodzaak van zonne-energie kleiner. Wanneer we de waarden uit Net voor de Toekomst schalen naar Groningen en Drenthe, dan geeft dit 0,9 GW zon op dak en 2,9 GW zonneparken (met een ruimtebeslag tot 29 km2). Opvallend is dat deze hoeveelheden lager liggen dan wat al voor 2030 is voorzien.
Methaan De winning van aardgas is geheel gestopt. De beschikbaarheid van groengas is gelijk verondersteld aan die in 2030, oftewel 4,6 PJ.
Elektriciteitscentrales In dit scenario zijn er grote overschotten vanuit wind op zee. Dat betekent dat centrales enkel nodig zijn voor back-up. Dit wordt geheel ingevuld door waterstofcentrales, waarbij de waterstof eerst is gemaakt uit de elektriciteitsoverschotten. Waterstof fungeert dus als opslagmedium.
Waterstof De productie van waterstof gebeurt met een elektrolyser (1 GW), en werkt met elektriciteitsoverschotten van wind op zee. Eventueel kan ook de SMR operationeel zijn, wat echter groengas of aardgas met CCS zou vereisen.
Import Er zijn elektriciteitsoverschotten door de wind op zee. Er is echter ook import van elektriciteit en/of import van waterstof nodig. Indien de SMR operationeel is, dan is er methaan nodig.
39
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
7 Scenario 2050 Internationale Waterstofeconomie 7.1
Introductie De vorige twee toekomstbeelden hebben een sterke focus op de beleidskeuze dat Nederland zelfvoorzienend moet willen zijn op het gebied van de energievoorziening. Als we dat loslaten, en we baseren onze energievoorziening op een Internationaal perspectief met veel import en export, hoe ziet ons energiesysteem er dan uit? Nederland is net als nu een welvarend, sterk Internationaal mondiaal georiënteerd land, ook op het gebied van de eigen energievoorziening. Nederland wil geen CO 2 uitstoten en moet aan haar internationale verplichtingen voldoen. Burgers accepteren de lasten echter niet om dit binnen het bescheiden grondgebied van Nederland voor elkaar te krijgen en hebben meer over voor buitenlandse hernieuwbare energie. Import is het resultaat. De Nederlandse economie is daarom niet minder innovatief en de handelsbalans is gezond. Bedrijven hanteren geheel nieuwe productieprocessen, passend bij te importeren hernieuwbare energiestromen. Er wordt ingezet op de waterstofeconomie en die vraagt import van elektriciteit.
7.2
Overzicht van het energiesysteem Tabel 6 – Belangrijkste kenmerken van het energiesysteem in 2050 Internationale Waterstofeconomie Sector Vraag
Aanbod
40
Kenmerken Gebouwde omgeving
63% hybride/waterstof, 25% hybride/groengas, 6% all electric, 6% warmtenet. 77% minder gasvraag, 44% meer elektriciteitsvraag dan in 2020.
Mobiliteit
Geen fossiel, 31% elektrisch, 58% waterstof, 11% groengas.
Industrie
In energetische vraag veel waterstof en enige elektrificatie. Grondstoffenvraag naar waterstof i.p.v. aardgas. 3 GW datacenters.
Landbouw
Elektrificatie, waterstof en biogene brandstoffen.
(Groen)gas
Gaswinning geheel gestopt. 4,6 PJ biogas uit lokaal beschikbare biomassa.
Wind
2,3 GW wind op zee boven de Wadden. 0,8 GW wind op land.
Zon
0,4 GW zon op dak. 1,3 GW zon op land.
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Sector
Kenmerken Centrales
1,7 GW STEG waterstofcentrales. 1,9 GW STEG gascentrales op groengas. 2,3 GW biomassacentrales. 0,05 GW WKK’s.
Import/ export
60% netto import.
CO2
97% reductie ten opzichte van 1990.
De internationale oriëntatie betekent dat er weinig productie in de regio plaatsvindt. Er is import van aardgas, groengas, elektriciteit en waterstof. Er zijn elektriciteitscentrales op gas met CCS en op biomassa. De vraagzijde is grotendeels vergelijkbaar met de vraag in het scenario 2050 Nationale Sturing en bestaat vooral uit waterstof en elektriciteit. De industrie maakt 70% uit van de totale finale vraag. Figuur 9 - Energiestromen in 2050 Internationale Waterstofeconomie
7.3
Vraag Gebouwde omgeving De gebouwde omgeving heeft veelal hybride warmtepompen voor de warmtevoorziening, hetzij op groengas (35%), hetzij op waterstof (53%). In Groningen is een warmtenet (6%), en ten slotte zijn er woningen en utiliteitsbouw met all electric (6%). De totale energievraag is 38 PJ, waarvan 7 PJ in de vorm van groengas, 16 PJ als elektriciteit, 12 PJ als waterstof en 3 PJ als warmte.
41
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Mobiliteit Er rijden vooral elektrische voertuigen en waterstofvoertuigen, en een klein deel rijdt op groengas. De totale energievraag is 45% minder dan in 2020. Voor de mobiliteit is er vraag naar 5 PJ elektriciteit, 9 PJ waterstof en 2 PJ groengas.
Industrie De vraag vanuit de industrie is vergelijkbaar met die in het scenario 2050 Nationale Sturing. Zowel in de energetische vraag als in de grondstoffenvraag is de rol van methaan overgenomen door waterstof. De totale vraag naar waterstof bedraagt 52 PJ. Omdat er, anders dan in het scenario Nationale Sturing, geen grote elektriciteitsoverschotten zijn van wind op zee, zal er minder elektrificatie zijn en in plaats daarvan meer biomassa. Ook in dit scenario zijn de algemene aannames voor 2050 toegepast: 1,75% jaarlijkse groei, 2% efficiëntiewinst per jaar op de energetische vraag, en 3 GW aan datacenters.
Landbouw en glastuinbouw Deze sector volgt de beschikbaarheid van energiedragers op de internationale energiemarkten. De finale vraag is 4,0 PJ, waarvan 1,9 PJ elektriciteit, 1,0 PJ waterstof en 1,1 PJ biogene brandstoffen.
7.4
Aanbod Wind Het internationale karakter van dit scenario komt vooral tot uitdrukking in de aanbodzijde. In dit scenario is Nederland netto importeur van energie, en dat geldt evengoed voor de regio Groningen en Drenthe. Er zijn dan ook weinig windmolens op zee of op land, respectievelijk 2,3 en 0,8 GW. Dat zou alsnog een uitbreiding betekenen van wind op zee ten opzichte van wat nu is voorzien voor 2030 (1,3 GW). Voor wind op land impliceert het een afname. Uitgaande van 10 MW per km2 is het ruimtebeslag boven de Wadden 230 km2 en op land 84 km2.
Zon Hetzelfde geldt voor zonne-energie: de noodzaak hiervoor wordt weggenomen door de internationale energiehandel en veronderstelde beschikbaarheid van elektriciteit en waterstof. Wanneer we de waarden uit Net voor de Toekomst schalen naar Groningen en Drenthe, dan geeft dit 0,4 GW zon op dak en 1,3 GW zonneparken (met een ruimtebeslag tot 13 km2). Deze volumes zijn al vóór 2030 gerealiseerd.
Methaan De winning van aardgas is geheel gestopt. De beschikbaarheid van groengas is gelijk verondersteld aan die in 2030, oftewel 4,6 PJ.
Elektriciteitscentrales De huidige elektriciteitscentrales in de regio Groningen en Drenthe en hun rol in de elektriciteitsvoorziening van Nederland, zijn niet direct richtinggevend voor 2050 - en zeker niet in dit scenario, dat is georiënteerd op internationale energiemarkten. We hebben hier niettemin Net voor de Toekomst geschaald naar Groningen en Drenthe op basis van de huidige centrales. Dat zou betekenen dat er elektriciteit wordt geproduceerd met zowel groengas, biomassa als waterstof.
42
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Waterstof Ook waterstof zal Internationaal verhandeld worden. Er kan productie van waterstof in de regio plaatsvinden met een elektrolyser (1 GW) en met de SMR op groengas.
Import Dit scenario leidt tot import van alle energiedragers: elektriciteit, waterstof, biomassa en, indien de SMR operationeel is, dan is er methaan nodig en dus import van groengas of biomassa.
43
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
8 Scenario 2050 Internationale Bio-economie 8.1
Introductie Het laatste scenario heeft een vergelijkbaar vertrekpunt als het vorige: Nederland is een sterk Internationaal mondiaal land, ook op het gebied van de energievoorziening. Ook in dit geval is er veel import van energie, het verschil is dat die import niet gericht is op een waterstofeconomie, maar op een mix met daarin een belangrijke rol voor bio-energie. Een van de manieren waarop zoiets kan ontstaan, is vanuit Europees beleid in de vorm van emissieheffingen of een CO2-taks. De energietransitie komt dan meer organisch tot stand, waarin partijen zelf beslissingen nemen over individuele businesscases waarin CO2beprijzing is meegenomen, en de transitie is minder van bovenaf gestuurd op specifieke oplossingen. Voor dit scenario is de veronderstelling dat er niet specifiek op waterstof wordt ingezet. In de mix van oplossingen spelen, zo is hier de aanname, groengas en biomassa een relatief grote rol. Ook CCS is in dit scenario een geaccepteerde optie.
8.2
Overzicht van het energiesysteem Tabel 7 – Belangrijkste kenmerken van het energiesysteem in 2050 Internationaal biomassa Sector Vraag
Aanbod
44
Kenmerken Gebouwde omgeving
93% hybride/groengas, 3% all electric, 3% warmtenet. 39% minder gasvraag, 44% meer elektriciteitsvraag dan in 2020.
Mobiliteit
Geen fossiel, 36% elektrisch, 49% groengas, 14% biobrandstof.
Industrie
In energetische vraag 1/3 elektrisch, 1/3 waterstof, 1/3 biomassa. Grondstoffenvraag naar groengas i.p.v. aardgas. 3 GW datacenters.
Landbouw
Elektrificatie, groengas en biogene brandstoffen.
(Groen)gas
Gaswinning geheel gestopt. 4,6 PJ biogas uit lokaal beschikbare biomassa.
Wind
1,7 GW wind op zee boven de Wadden. 0,8 GW wind op land.
Zon
0,5 GW zon op dak. 1,5 GW zon op land.
Centrales
3,4 GW STEG gascentrales op groengas. 2,3 GW biomassacentrales. 0,4 GW WKK’s.
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Sector
Kenmerken Import/ export
CO2
45% netto import.
97% reductie ten opzichte van 1990.
De internationale oriëntatie betekent dat er weinig productie in de regio plaatsvindt. Er is import van aardgas, groengas, elektriciteit en waterstof. Er zijn elektriciteitscentrales op gas met CCS en op biomassa. Anders dan in het vorige scenario, is hier aan de vraagzijde geen waterstofeconomie ontwikkeld. De finale vraag bestaat uit voornamelijk uit groengas en elektriciteit. De industrie maakt 69% uit van de totale finale vraag. Figuur 10 - Energiestromen in 2050 Internationale Bio-economie
8.3
Vraag Gebouwde omgeving In dit scenario is er veel groengas beschikbaar. Dat betekent dat voor veruit de meeste woningen en utiliteitsbouw een hybride warmtepomp op groengas de meest voordelige optie is (93%). De totale energievraag is 37 PJ, waarvan 20 PJ in de vorm van groengas, 16 PJ als elektriciteit en 2 PJ als warmte.
Mobiliteit Groengas, biobrandstof en elektriciteit zijn de belangrijkste energiedragers voor mobiliteit. Personenvervoer is elektrisch of rijdt op gas. Biobrandstof is daarbij in het vrachtvervoer een goede optie. OV-bussen rijden elektrisch of op waterstof, en het spoor is overal geëlektrificeerd.
45
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Industrie In lagetemperatuurwarmte wordt voorzien met elektrificatie en biomassa. Hogetemperatuurwarmte komt van WKK’s op groengas. In de grondstoffenvraag is er geen waterstof, maar wel methaan. Dit kan groengas zijn, maar, zoals opgemerkt bij scenario 2050 Regionale Sturing, zal beperkte beschikbaarheid van groengas een impuls geven aan circulariteit in de grondstofstromen en maximaal meervoudig gebruik van reststromen. Aardgas met CCS zou voor de energetische vraag nog een alternatief kunnen vormen wat past binnen dit scenario. Wederom zijn de algemene aannames voor 2050 toegepast: 1,75% jaarlijkse groei, 2% efficiëntiewinst per jaar op de energetische vraag, en 3 GW aan datacenters.
Landbouw en glastuinbouw Deze sector volgt de beschikbaarheid van energiedragers op de internationale energiemarkten. Er is, anders dan de vorige twee scenario’s, meer inzet van biogene brandstoffen. De finale vraag is 4,0 PJ, waarvan 1,9 PJ elektriciteit, 1,0 PJ groengas en 1,1 PJ biogene brandstoffen.
8.4
Aanbod Wind Dit scenario, met een grote rol in de energievoorziening voor de internationale handel, impliceert weinig lokale opwek. Er is veel import van energie, en daarom is er weinig noodzaak voor windenergie. Voor Groningen en Drenthe hebben wind op zee en wind op land een vermogen van respectievelijk 1,7 en 0,8 GW, tegenover 1,3 GW voor beide categorieën voorzien voor 2030. Uitgaande van 10 MW per km 2 is het ruimtebeslag boven de Wadden 170 km2 en op land 76 km2.
Zon Zonne-energie speelt evenmin een bepalende rol in het energiesysteem in dit scenario. Wanneer we de waarden uit Net voor de Toekomst schalen naar Groningen en Drenthe, dan geeft dit 0,5 GW zon op dak en 1,5 GW zonneparken (met een ruimtebeslag tot 13 km2). Deze volumes zijn al vóór 2030 gerealiseerd.
Gas De winning van aardgas is geheel gestopt. De beschikbaarheid van groengas is gelijk verondersteld aan die in 2030, oftewel 4,6 PJ.
Elektriciteitscentrales Hier geldt hetzelfde voorbehoud als gemaakt bij de andere scenario’s voor 2050. Niettemin, wanneer we het toekomstbeeld van Net voor de Toekomst combineren met de huidige centrales in de regio Groningen en Drenthe, dan resulteert het volgende: een centrale op groengas, een biomassacentrale en WKK’s op groengas. Groengas kan alternatief ingevuld worden met aardgas met CCS.
Import Dit scenario vergt import van elektriciteit en vooral biomassa.
46
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
9 Vergelijking 9.1
De uitgangspunten van de scenario’s 2020 Dit scenario gaat uit van de huidige situatie. Groningen en Drenthe vormen een belangrijke rol in de gasproductie voor Nederland en met drie centrales ook in de elektriciteitsvoorziening. Verwarming van de gebouwde omgeving is voornamelijk op aardgas, mobiliteit is grotendeels fossiel, en in de (chemische) industrie is veel vraag naar methaan als grondstof.
2030 Voor 2030 is één scenario opgesteld, met als richtlijn om dit op te bouwen aan de hand van realistische verwachtingen. Centrale aanname is dat het Klimaatakkoord succesvol is uitgevoerd. De gasproductie van de grote gasvelden is beëindigd, een derde van de buurten is van het gasnet af en het aanbod van zonne-energie is sterk gegroeid. Er is nog niet of nauwelijks waterstof beschikbaar.
2050 Regionale Sturing De energietransitie wordt aangedreven vanuit regionale besluitvorming. Dat betekent dat er ook regionale oplossingen worden gezocht. Lokaal beschikbare energiebronnen worden optimaal benut en de beperkte beschikbaarheid geeft druk om te besparen. Dit resulteert 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.
2050 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: in alle sectoren is er vraag naar waterstof.
2050 Internationale Waterstofeconomie Er is veel handel in energiedragers en Nederland is hierop georiënteerd. Dat betekent veel import, die ten dienste staat van een waterstofeconomie. De vraagzijde is daarmee vergelijkbaar met het scenario Nationale Sturing, terwijl de aanbodzijde daarvan sterk verschilt.
2050 Internationale Bio-economie Dit scenario is vergelijkbaar met het vorige, zij het minder gestuurd wordt naar specifieke oplossingen en de economie minder sterk op waterstof is geënt. In de mix van oplossingen spelen groengas, biomassa en elektrificatie een relatief grote rol.
47
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
9.2
Vergelijking op vraag en aanbod In het energiesysteem is momenteel de gaswinning een bepalende 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 drijvende kracht. 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 (elektriciteit en waterstof, of elektriciteit, biomassa en groengas). De finale vraag kan 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, door twee factoren. De eerste factor is productiegroei. Daardoor zal de vraag naar elektriciteit, methaan en waterstof als grondstof groeien. De tweede factor is de prognose voor groei in datacenters, met een grote elektriciteitsvraag. Landbouw, ten slotte, vormt een relatief kleine en stabiele factor in de finale vraag. Opgeteld blijft de finale vraag ongeveer constant, met variatie tussen 155 en 175 PJ. Wel is er variatie in de energiedragers waaruit die finale vraag is opgebouwd.
De elektriciteitsvraag zal sterk toenemen tussen 2020 en 2030. In scenario Regionale Sturing is voor 2050 verdere elektrificatie voorzien, ook in de industrie. Daarnaast is groengas een belangrijke energiedrager, wat deels geïmporteerd moet worden. 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 een grote factor. Er is dan minder elektrificatie en nauwelijks vraag naar groengas. In het scenario Internationale Bio-economie is er finaal vooral vraag naar groengas, elektriciteit en ook vaste biomassa. Hieronder staan de cijfers over vraag en aanbod uitgesplitst naar de twee provincies Groningen en Drenthe. Daarna gaan we in op de verschillende sectoren.
48
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Tabel 8 - Samenvatting van energievraag en -aanbod in provincie Groningen in 2020, 2030 en 2050 Groningen Vraag
2020
2030
2050 Reg
2050 Nat
2050 Int H2
2050 Int Bio
Totaal
112 PJ
123 PJ
126 PJ
135 PJ
139 PJ
138 PJ
Gebouwde omgeving Elektriciteit Waterstof Biogeen* Warmte Overig/fossiel
25 PJ 6 2 0 18
21 PJ 8 4 4 5
18 PJ 10 4 4 -
22 PJ 8 8 3 2 -
21 PJ 8 6 4 2 -
21 PJ 8 11 2 -
Mobiliteit
15 PJ 0 0 2 13
14 PJ 1 0 3 9
8 PJ 5 0 2 -
8 PJ 3 4 1 -
9 PJ 2 4 2 -
10 PJ 4 0 6 -
Elektriciteit Waterstof Biogeen Warmte
71 PJ 22 13 37
88 PJ 34 28 13 12
99 PJ 52 0 42 5 -
104 PJ 50 50 1 2 -
108 PJ 46 51 11 1 -
106 PJ 46 57 4 -
Elektriciteit Waterstof Biogeen Warmte
1 PJ 0 0 0
1 PJ 1 0 0 0 0
1 PJ 1 0 -
1 PJ 1 0 -
1 PJ 1 0 0 -
1,0 PJ 1 1 -
Aardgas Groengas Waterstof**
21 bcm -
1 bcm 3 PJ 5 PJ
3 PJ 93 PJ
3 PJ 199 PJ
3 PJ -
3 PJ -
Wind op land Wind op zee
1,6 GW 0,8 0,6
2,3 GW 1,0 1,3
11,4 GW 1,7 9,7
21,0 GW 1,5 19,5
2,9 GW 0,6 2,3
2,3 GW 0,6 1,7
Zon op dak Zon op veld
0,4 GW 0,3 0,2
2,1 GW 0,7 1,4
5,1 GW 1,3 3,8
2,0 GW 0,5 1,5
0,9 GW 0,2 0,7
1,1 GW 0,3 0,8
5,0 GW 5,0
5,3 GW 0,6
6,2 GW 4,5 2,3 -
5,2 GW 5,2 -
5,9 GW 1,7 1,9 2,3 -
6,1 GW 3,8 2,3 -
Elektriciteit Waterstof Biobrandstof Overig/fossiel Industrie
Overig/fossiel Landbouw
Overig/fossiel Aanbod
Gas
Wind
Zon
Centrales Waterstof Groengas Biomassa
1,6 3,1
Overig/fossiel * Groengas of vaste biomassa. ** Potentieel uit elektriciteitsoverschotten uit zonne- en windenergie.
49
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Tabel 9 - Samenvatting van energievraag en -aanbod in provincie Drenthe in 2020, 2030 en 2050 Drenthe Vraag
2020
2030
2050 Reg
2050 Nat
2050 Int H2
2050 Int Bio
Totaal
50 PJ
41 PJ
33 PJ
35 PJ
38 PJ
39 PJ
Gebouwde omgeving Elektriciteit Waterstof Biogeen* Warmte Overig/fossiel
21 PJ 5 1 0 15
14 PJ 7 2 1 4
14 PJ 8 3 3 -
17 PJ 7 7 2 1 -
17 PJ 7 6 3 1 -
17 PJ 7 9 1 -
Mobiliteit Elektriciteit Waterstof Biobrandstof Overig/fossiel
16 PJ 0 0 2 14
14 PJ 1 0 3 9
8 PJ 6 0 2 -
8 PJ 3 4 1 -
9 PJ 2 5 2 -
10 PJ 4 0 6 -
Elektriciteit Waterstof Biogeen Warmte Overig/fossiel
9 PJ 2 4 2
10 PJ 4 1 5 1
9 PJ 6 0 1 2 -
8 PJ 6 2 1 -
9 PJ 4 2 2 0 -
9 PJ 4 3 1 -
Elektriciteit Waterstof Biogeen Warmte Overig/fossiel
4 PJ 1 0 1 1
3 PJ 1 0 0 1 1
2 PJ 2 1 -
2 PJ 2 1 -
3 PJ 2 1 1 -
3 PJ 2 2 -
Aardgas Groengas Waterstof**
2 bcm -
1 bcm 2 PJ 4 PJ
2 PJ 9 PJ
2 PJ 2 PJ
2 PJ -
2 PJ -
Wind op land Wind op zee
0,2 GW 0,2 -
0,3 GW 0,3 -
0,9 GW 0,9 -
0,7 GW 0,7 -
0,2 GW 0,2 -
0,2 GW 0,2 -
Zon op dak Zon op veld
0,4 GW 0,3 0,1
1,8 GW 0,6 1,2
4,4 GW 1,1 3,3
1,7 GW 0,4 1,3
0,8 GW 0,2 0,6
0,9 GW 0,2 0,7
Waterstof Groengas Biomassa Overig/fossiel
0,1 GW 0,1
0,1 GW 0,04 0,03
0,1 GW 0,1 -
0,0 GW -
0,0 GW -
0,1 GW 0,1 -
Industrie
Landbouw
Aanbod
Gas
Wind
Zon
Centrales
* Groengas of vaste biomassa. ** Potentieel uit elektriciteitsoverschotten uit zonne- en windenergie.
50
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Gebouwde omgeving Momenteel zijn CV-ketels geïnstalleerd in de grote meerderheid van de woningen en utiliteitsbouw. In 2030 zal een derde van het gasnet af zijn, en in plaats daarvan all electric zijn of gekoppeld aan een warmtenet. Bij de rest zullen hybride oplossingen (gas in combinatie met warmtepomp) sterk opkomen. Gezien de onzekerheid die er bestaat in de beschikbaarheid van groengas en waterstof in 2050, kan er een discrepantie bestaan tussen wat in 2030 en in 2050 de meest geschikte oplossing is. Voor 2050 zou, indien waterstof een centrale rol krijgt in de economie, men veelal overstappen naar hybride installaties met waterstof. Anders zal all electric of groengas de voornaamste oplossing zijn. Isolatie is essentieel voor all electric en minder voor andere oplossingen. Figuur 11 - Finale vraag van de gebouwde omgeving in alle scenario’s (PJ)
50 45
40 35
30 25
20 15
10 5
2020 Aardgas
2030
2050 Reg
2050 Nat
2050 Int H2 2050 Int bio
Elektriciteit
Waterstof
Warmte
Groengas
Biomassa
Mobiliteit Fossiele brandstoffen zijn nu nog dominant en de verwachting is dat dit zo zal blijven tot 2030, hoewel in mindere mate. In alle scenario’s voor 2050 is voor elektrisch vervoer een significante rol weggelegd. Daarbij komt waterstof of groengas en biobrandstof.
51
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Figuur 12 – Finale vraag mobiliteit in alle scenario’s (PJ)
35 30 25 20 15 10 5
0 2020 Fossiel
2030 Elektrisch
2050 Reg Waterstof
2050 Nat
2050 Int H2
Groengas
2050 Int Bio
Biobrandstof
Industrie In de industrie kan de energetische vraag licht dalen (efficiëntiewinst groter dan productiegroei) terwijl de grondstoffenvraag stijgt (productiegroei). In de energetische vraag is methaan nu belangrijk voor hogetemperatuurwarmte: dit kan in de toekomst met groengas of waterstof, afhankelijk van het scenario. Voor lagetemperatuurwarmte kan elektrificatie plaatsvinden, wat met name sterk is in de scenario’s Regionale Sturing en Nationale Sturing, gezien elektriciteitsoverschotten uit wind- en zonne-energie. Tegelijk zal inzet van warmtepompen zorgen voor besparing op de finale vraag, omdat die nuttige warmte uit de omgeving halen. Methaan is een essentiële grondstof in de chemische industrie, en wordt vaak eerst in waterstof omgezet voor verdere processen. Deze functie kan in de toekomst worden ingevuld met methaan vanuit groengas of met waterstof. Gelet op beperkte beschikbaarheid van groengas zullen met name in de scenario’s Regionale Sturing en Internationale Bio-economie circulaire grondstofstromen ontwikkeld worden en maximaal meervoudig gebruik van reststromen. Datacenters vormen een steeds belangrijkere factor. Die kunnen groeien van 0,15 GW nu, naar 1 GW in 2030, tot 3 GW in 2050. De elektriciteitsvraag daarvan zou groter kunnen zijn dan alle vraag naar elektriciteit nu in de hele regio, maar er is jaarlijks 4% efficiëntiewinst aangenomen (Berenschot, 2018).
De finale vraag naar energiedragers komt in 2020 voor 48% uit de industrie. In 2030 is dit 59% en in de vier scenario’s voor 2050 circa 70%. Ook in absolute termen groeit de vraag van de industrie, terwijl die in andere sectoren juist afneemt. De veronderstelde productiegroei en toename van datacenters zijn de bepalende twee parameters. Beide zijn nog gedempt door veronderstelde efficiëntiewinst.
52
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Dat betekent dat de ontwikkelingen in de industrie sterk maatgevend zijn voor de ontwikkeling van de energievraag in Groningen en Drenthe. Tegelijk zijn die ontwikkelingen weer mede afhankelijk van het energiesysteem: zekere beschikbaarheid en prijzen van energiedragers zijn immers belangrijke factoren zijn voor het vestigingsklimaat. Er zouden daarom tweede-orde-effecten kunnen optreden, waarbij de regio minder aantrekkelijk wordt voor sommige sectoren en juist meer voor andere. Gelet op het grote aandeel chemie in de regio en de centrale rol van waterstof in de chemie, zijn de scenario’s Nationale Sturing en Internationale Sturing het minst volatiel. De huidige gaswinning en methaanvraag zijn dan vervangen door wind op zee dan wel import en waterstofvraag. Figuur 13 – Energetische en grondstoffenvraag in de industrie in alle scenario’s (PJ, en=energie, gr=grondstof)
70 60 50 40 30 20 10 0 en gr
en gr
en gr
en gr
en gr
en gr
2020
2030
2050 Reg
2050 Nat
2050 Int H2
2050 Int Bio
Olie/Kolen
Methaan
Elektriciteit
E (datacenters)
Waterstof
Groengas
Biomassa
Heet water
Landbouw en glastuinbouw Dit is, in ieder geval wat betreft de hier relevante energiedragers, een sector van relatief beperkte omvang: 5 PJ in 2020, opgebouwd uit gasvraag, elektriciteit en warmte. In de toekomst kan groengas of waterstof de gasvraag vervangen. Geothermie kan bijdragen aan de warmtevraag. Elektrificatie is in geringe mate voorzien.
Wind en zon Voor wind op zee is 1,3 GW voorzien voor 2030. In de twee scenario’s voor 2050 die uitgaan van energieleverend Groningen en Drenthe – Regionale en Nationale Sturing – is een grote groei van windmolenparken boven de Wadden verondersteld, tot 19,5 GW. Groei is ook voorzien voor wind op land: 1,0 GW in 2020 en 1,3 GW in 2030 tot maximaal 2,6 GW in 2050. Het scenario Regionale Sturing veronderstelt daarbij dat in de samenleving begrip is van de schaarste van energie en draagvlak voor lokale energiebronnen, dus ook voor wind op land. In de twee scenario’s die uitgaan van energie-import – Internationale Waterstofeconomie en Internationale Bio-economie – is wel enige groei van wind op zee, maar kan een afname van wind op land volstaan.
53
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Zonne-energie maakt momenteel een sterke groei door, wat te zien is in de verwachting voor 2030. Deze kan, indien alle projecten die zijn aangemeld bij Enexis ook gerealiseerd worden, nog hoger uitvallen. We gaan nu uit van 4,0 GW aan zonneparken en 1,3 GW zon op dak. In het scenario 2050 Regionale Sturing nemen deze volumes verder toe tot respectievelijk 7,1 en 2,4 GW. In de andere scenario’s voor 2050 is minder zonne-energie voorzien dan in 2030 naar verwachting al zal zijn gerealiseerd. In Figuur 14, Figuur 15 en Figuur 16 is een inschatting van het ruimtebeslag op de kaart geprojecteerd. Het ruimtebeslag van windparken betreft de ruimte waar restricties komen op de bestemming vanwege de molens – multifunctioneel gebruik is niet geheel uitgesloten. Figuur 14 - Vermogen wind en zon in alle scenario’s (GW, w=wind, z=zon)
25 20 15 10 5 0
w
z
2020
wind op zee
w
z
2030
wind op land
w
z
2050 Reg
zonnepark
w
z
2050 Nat
w
z
w
2050 Int H2
zon huishoudens
z
2050 Int Bio
zon gebouwen
Figuur 15 - Ruimtebeslag wind op zee, wind op land en zon op land in scenario 2050 Regionale Sturing (één vierkant meet maximaal 10 x 10 km)
54
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Figuur 16 - Ruimtebeslag wind op zee, wind op land en zon op land in scenario 2050 Nationale Sturing (één vierkant meet maximaal 10 x 10 km)
Methaan De gaswinning uit de grote velden in Groningen zal in 2030 zijn gestopt. Kleine velden zijn in 2050 ook gesloten. Er is potentie om groengas te maken uit lokaal beschikbare, vergistbare biomassa, maar dit kan voor de regionale vraag naar methaan te weinig zijn. Er zal daarom import van methaan (groengas) plaatsvinden in de scenario’s Regionale Sturing en Internationale Bio-economie. In de andere twee scenario’s is de vraag naar methaan vervangen door vraag naar waterstof.
Elektriciteitscentrales Momenteel zijn er twee gascentrales en één kolencentrale. In 2030 is voorzien is dat de kolencentrale geheel op biomassa overgaat en de gascentrales deels op waterstof. In 2050 zullen de centrales in huidige vorm verouderd zijn. Bovendien opereren elektriciteitscentrales op een nationale of internationale markt. Welke elektriciteitscentrales, van wat voor type, en met welke draaiuren, wordt daarom maar in beperkte mate bepaald door de regionale vraag en het regionale, volatiele aanbod. Dat neemt niet weg dat er in alle scenario’s in Nederland behoefte zal zijn aan regelbaar aanbod, ten behoeve van de leveringszekerheid. Dat kan betekenen dat centrales meer zullen dienen als back-up dan als base-load. In de scenario’s Regionale Sturing en Nationale Sturing zijn er elektriciteitsoverschotten uit wind- en zonne-energie en dienen centrales om stabiel in de elektriciteitsvraag te kunnen voorzien. In de twee internationale scenario’s zijn centrales primair deel van de internationale markten. Elektriciteitscentrales kunnen draaien op biomassa, groengas of waterstof, afhankelijk van het scenario.
55
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Waterstof Momenteel speelt waterstof nog niet of nauwelijks een rol in het energiesysteem. Voor 2030 is een SMR voorzien die waterstof levert aan de industrie, en een elektrolyser van 1 GW. Daarvan is de vraag of die waterstof economisch interessant is. In 2050 kan dit anders zijn, met name in de scenario’s met veel elektriciteitsoverschotten uit windenergie is er potentieel voor elektrolysers.
9.3
Vergelijking op netbelasting en (on)balans In de hoofdstukken hierna gaan we in op de impact die de scenario’s hebben op de infrastructuur. Voor de vertaling van vraag en aanbod naar infrastructuur is niet zozeer de hoeveelheid energie per jaar van belang (GJ/jaar), maar het gevraagde of geleverde vermogen (MW voor elektriciteit en m3/uur voor gas). De vermogens variëren gedurende het jaar volgens verschillende profielen. Dat geeft niet alleen inzicht in de dimensionering van de netten nodig om vraag en aanbod te accommoderen, maar ook in de balans of onbalans tussen vraag en aanbod. Daarbij kijken we naar onbalans binnen de dag, oftewel dag versus nacht, en tussen seizoenen, oftewel winter versus zomer.
Totale vermogens Het totale aansluitvermogen voor elektriciteit zal sterk gaan groeien. Voor 2020 tellen de piekvermogens aan de vraagzijde op tot circa 2,4 GW, en de productiecapaciteit van zon, wind en centrales telt 7,3 GW. Voor 2030 zal het gevraagde vermogen groeien tot 5,2 en 13,1 GW aan de aanbodzijde. Voor 2050 varieert de vraagzijde van 7,8 GW in de Internationale Waterstofeconomie tot 9,4 GW voor Regionale Sturing. De aanbodzijde is het grootst in het scenario Nationale Sturing (30,8 GW) en het laagst in de Internationale Waterstofeconomie (10,8 GW). Noch aan de vraagzijde noch aan de aanbodzijde zullen deze vermogens gelijktijdig het net belasten, dus de optelsom is nog geen maat voor de netbelasting. Bijvoorbeeld centrales zullen niet aangesproken worden wanneer al voldoende zon- en windenergie beschikbaar is. Dergelijke analyse volgt in de hoofdstukken hierna. Figuur 17 – Vermogens vraag en aanbod (GW) 35 30 25 20 15 10 5 0 2020
2030 GO
56
Mob
2050 Reg Ind+Lbw
WoZ
2050 Nat WoL
Zon
2050 Int H2 Centrales
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
2050 Int bio
Voor het gasnet zijn zowel methaan als waterstof relevant. De huidige methaanvraag in de regio is 70 PJ en geen van de andere scenario’s komt daarboven. Alleen het scenario 2050 Internationale Bio-economie kent veel groengas en komt in de buurt, met een totale vraag van 66 PJ. Maar in de scenario’s Nationale en Internationale Sturing is er een sterk ontwikkelde waterstofeconomie, met een vraag van circa 72 PJ. De piekwaarden liggen daarbij iets lager dan in 2020. Een complete vergelijking dient rekening te houden met druk- en of snelheidsverschillen tussen methaan- en waterstofnetten.
Dag/nachtbalans op het elektriciteitsnet De verschillende sectoren hebben elk hun eigen profiel. Binnen de dag piekt de vraag vanuit de gebouwde omgeving ‘s ochtends, daalt dan licht en piekt nog eens tegen de avond. De elektriciteitsvraag voor mobiliteit heeft een vergelijkbaar patroon, met daarbij de optie van ‘s nachts laden. De industrie heeft deels een dagpatroon en werkt deels volcontinu. Zonne-energie piekt uiteraard midden op de dag en is ‘s nachts nul. Windenergie kan op elk moment pieken of stilvallen, maar is op de termijn van een dag redelijk goed voorspelbaar, wat eveneens belangrijk is voor inpassing in het net en de elektriciteitsmarkt. In 2020 is het aanbod van elektriciteit uit de volatiele bronnen zon en wind nooit groter dan de vraag. In 2030 ligt dat al anders, en in de scenario’s Regionale en Nationale Sturing voor 2050 is dat nog veel sterker. Bekijken we een week in augustus (week 30), dan zien we dat in 2030 het aanbod van enkel zonne-energie op piekmomenten al groter is dan de vraag. In 2050 Regionale Sturing is zowel vraag naar elektriciteit als aanbod van zonne-energie verder gegroeid in vergelijkbare proporties. In 2050 Nationale Sturing echter overstijgt het aanbod van windenergie de regionale vraag veruit – tenminste, als het waait op de Noordzee.
In de internationale scenario’s blijft het aanbod vrijwel altijd onder de regionale elektriciteitsvraag. Figuur 18 - Vraag en aanbod uit zon en wind op uurbasis in scenario 2030 week 30 (MW)
57
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Seizoensbalans op het elektriciteitsnet Wederom, elke categorie heeft haar eigen patroon gedurende het jaar. In de gebouwde omgeving is de vraag naar warmte uiteraard in de koude maanden, mogelijk dat in de zomer een significante vraag naar koeling opkomt, en de vraag naar kracht en licht is relatief constant, zij het dat er meer lichten aan staan in de winter. Als meer warmtepompen worden gebruikt voor verwarming, dan wordt dit een dominante factor in de elektriciteitsvraag van de gebouwde omgeving, met een sterke piek in de winter. Voor zon geldt uiteraard dat de wintermaanden minder opleveren vergeleken met de periode mei tot en met augustus. Wind fluctueert het hele jaar, hoewel in de zomermaanden vaker lagere windsnelheden voorkomen. We zetten de weekgemiddelden op een rij. In 2020 is de vraag het hele jaar groter dan het volatiele aanbod. In 2030 kunnen er pieken voorkomen in de zomer waar het aanbod van zon en wind groter is dan de regionale vraag, terwijl in de winter het volatiele aanbod zelden of nooit optelt tot de vraag. In 2050 Regionale Sturing is het aanbod van windenergie doorgaans groter dan de vraag, dat geldt ook voor de zonne-energie in enkele zomerweken. Samen geeft dat grote overschotten, met name in de zomer. In 2050 Nationale Sturing is windenergie de dominante factor gedurende het hele jaar.
Figuur 19 - Weekgemiddelden van vraag en aanbod van zon en wind in scenario 2020 (MW)
58
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Figuur 20 - Weekgemiddelden van vraag en aanbod van zon en wind in scenario 2030 (MW)
Figuur 21 - Weekgemiddelden van vraag en aanbod van zon en wind in scenario 2050 Regionale Sturing (MW)
59
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Figuur 22 - Weekgemiddelden van vraag en aanbod van zon en wind in scenario 2050 Nationale Sturing (MW)
60
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Infrastructuur: knelpunten en oplossingen
61
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
10 Midden- en laagspanningsnet 10.1
Introductie Enexis heeft de scenario’s doorgerekend: wat is de impact van de vaak toenemende vraag en aanbod van elektriciteit op het midden- en laagspanningsnet? Op dit niveau zijn met name de gebouwde omgeving, mobiliteit en zon-PV op daken van belang. Industrie, wind op zee en centrales zijn takken veelal direct aan op het hoogspanningsnet. Wind op land en zonneparken kunnen aansluiten op het middenspanningsnet of op de stations die transformeren tussen hoog- en middenspanning. Deze raken daarmee niet altijd het net wat Enexis beheert, maar wel de HS/MS-stations. In de gebouwde omgeving kan de elektriciteitsvraag sterk toenemen door de opkomst van warmtepompen. Bij mobiliteit ontstaat een aanzienlijke, nieuwe vraag voor het laden van elektrische voertuigen. Zonne-energie maakt al een sterke groei door en zal, althans in sommige scenario’s, blijven groeien.
10.2
Knelpunten Ook nu al zijn er problemen met het aansluiten van zon-PV aan het net, met name zonneparken. Die kunnen vooral komen op plaatsen met een lage bevolkingsdichtheid, waar daarom ook het elektriciteitsnet niet zwaar is ontwikkeld. Bovendien zijn de stations ontworpen op afname, niet op opname van aanbod en transport naar hogere spanningsniveaus. Enexis heeft een programma voor versterking van het net. Dat is gericht op inpassing van grotere vermogens zon-PV dan in het kader van deze studie voor 2030 is voorzien. Niettemin blijken ook bij deze volumes dat de knelpunten en investeringen in netverzwaring voor 2030 navenant zijn. Wat deze studie daaraan toevoegt, is een doorkijk naar 2040 en 2050. Dan blijken de knelpunten nog groter. We bespreken eerst de LS-kabels, de MS/LS-stations en de MS-kabels, daarna de HS/MS-stations. Het zijn met name warmtepompen, het laden van elektrische voertuigen en zon-PV op daken die impact hebben op de LS-kabels, de MS/LS-stations en de MS-kabels. Waar de knelpunten zich tot 2030 met name in de zomer voordoen door een overschot aan zonneenergie, daar zijn de knelpunten in de scenario’s voor 2050 veelal in de winter en hangen dus samen met toegenomen vraag. In buurten die op warmtepompen overgaan is netverzwaring nodig, hoewel niet noodzakelijk in alle straten.
Laden van elektrische voertuigen vormt daarbovenop een beperkt probleem, alleen in buurten waar men de warmtevoorziening niet elektrificeert kan hiervoor wel enige netverzwaring nodig zijn. Hetzelfde geldt voor zon-PV op daken. Dat betekent dat investeringen die nu worden gedaan om het aanbod daarvan te accommoderen, in de toekomst nuttig zullen zijn om de vraag te accommoderen. De meeste knelpunten komen voor in scenario’s Regionale Sturing en Internationale Bio-economie, waar de meeste elektrificatie is. Bij de LS-kabels zijn er knelpunten bij 24% (Internationale Waterstofeconomie) tot 29% (Regionale Sturing) op een totaal van 20.924 km aan kabels. Bij MS-kabels gaat het om 24 tot 31% op een totaal van 18.511 km aan kabels. En bij LS/MS-stations gaat het 34 tot 43% op een totaal van 13.819 stations (net- en klanttransformatoren).
62
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Op de HS/MS-stations komen zonneparken erbij. Meer dan toenemende elektriciteitsvraag, die vooral bepalend zullen zijn voor MS en LS, zijn zonneparken de bepalende factor voor HS/MS-stations. Zonneparken zijn het grootst in scenario Regionale Sturing. In dit scenario moet circa 5,7 GW aan tranformatorcapaciteit bijgeplaatst worden. Het programma wat Enexis al heeft ingezet, is gericht op uitbreiding met 2,7 tot 5,7 GW, afhankelijk van de doorgang van aangemelde projecten en de uitkomst van de RES’en. Het zuidoosten van Drenthe heeft een groot aandeel in de benodigde uitbreidingen, zoals te zien in Figuur 26. Figuur 23 - Knelpunten in LS-net (% van km kabel)
Figuur 24 - Knelpunten in MS-net (% in km kabel)
63
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
Figuur 25 - Knelpunten in LS/MS-stations (% van stations)
Figuur 26 - Uitbreidingen op HS/MS-stations nodig voor 2030 en 2050 Regionale Sturing*
*
64
In groen omcirkelde gebieden lopen op dit moment uitbreidingsprojecten of staan in de planning. Blauw omcirkelde gebieden zijn nog niet in de planning gezet.
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
10.3
Investeringen De investeringen zijn geschat met kengetallen voor huidige kosten. Voor 2030 zijn investeringen nodig groter dan € 500 miljoen. Voor 2050 zijn investeringen minimaal circa € 750 miljoen in het scenario Internationale Waterstofeconomie tot maximaal circa € 1.300 miljoen in het scenario Regionale Sturing. (Dit zijn investeringen ten opzichte van 2020, niet additioneel ten opzichte van 2030.) Figuur 27 - Investeringen in netverzwaring LS en MS (€ x miljoen)
65
180076 - Systeemstudie energie-infrastructuur Groningen & Drenthe - November 2019
11 Hoogspanningsnet 11.1
Introductie TenneT heeft de scenario’s doorgerekend om de impact op het hoogspanningsnet te bepalen. Dit is gedaan door de data over vraag en aanbod voor Groningen en Drenthe te laden in het rekenmodel voor het Kwaliteits- en Capaciteitsdocument 2017 (KCD). Dit bevat verdere data voor heel Nederland (en Europa), uiteraard de topologie van het hoogspanningsnet inclusief reeds vastgestelde ontwikkelingen daarop, en marktsimulaties voor verschillende steekjaren. Het model berekent op uurbasis hoe de elektriciteit tussen vraag en aanbod stroomt en welke capaciteit dat vereist. Het doet dit zowel met als zonder redundantie (N-1, N-0). De uitkomsten bevatten per scenario een lijst met maximale overschrijdingen en duur van de overschrijdingen op alle verbindingen en stations. De doorrekening bevat nog geen aannames over grootschalige elektrolyse of andere flexibilisering om onbalansen of congestie te mitigeren. Die stap is wel gezet en is in Hoofdstuk 12 beschreven. Een tweede aandachtspunt is dat de marktsimulaties en doorrekening van het net door TenneT enkel voor Groningen en Drenthe de scenario’s volgen, en voor de rest van Nederland steeds dezelfde basis hebben. Ook dit punt is ondervangen in de analyse beschreven in Hoofdstuk 12.