220211_Systeemstudie_Fryslân.pdf
Tekst van het document
a.
o
b.
Systeemstudie Fryslân
Rapport
65077 – Openbaar 11 februari 2022
1
65077 – Openbaar
Systeemstudie Fryslân
Berenschot: Klara Schure en Max Coenen Ekwadraat: Rob Goes en Jelger van Zaane In opdracht van RES Fryslân en in samenwerking met provincie Fryslân, gemeente Leeuwarden, gemeente Heerenveen, Liander, TenneT en Gasunie. 11 februari 2022
65077 – Openbaar
2
Inhoudsopgave Samenvatting
4
1.
Inleiding
8
1.1
Aanleiding
8
1.2
Doel
8
1.3
Leeswijzer
9
2.
3. 4.
5.
6.
7.
8.
9.
Methode
10
2.1
Maken van scenario’s
10
2.2
Verdelen van de energievraag over de regio’s
11
2.3
Toepassen flexibiliteit en het doorrekenen van de elektriciteitsnetten
11
2.4
Analyseren van doorrekening en duiden knelpunten in de energie-infrastructuren
11
2.5
Uitwerken oplossingsrichtingen
12
Scenârio’s
13
3.1
14
Scenario’s 2050
Scenârio’s voor energievrââg en âânbod
17
4.1
Ontwikkeling van de energievraag
17
4.2
Biomassa
31
4.3
Methaan
31
4.4
Waterstof
32
4.5
Warmte
32
Energie-infrastructuur ontwikkelingen
34
5.1
Het elektriciteitsnet
34
5.2
De gasnetten
39
5.3
De warmtenetten
42
De scenario’s en de regionâle distributienetten
44
6.1
Knelpunten in de netten
44
6.2
Oplossen van knelpunten in het regionale distributienet
49
6.3
Verminderen van knelpunten door het verlaten van redundantie en toepassen van systeemflex
56
6.4
Netverzwaring en andere oplossingen voor knelpunten in het elektriciteitsnet
58
6.5
Waddeneilanden
59
De scenârio’s en het lândelijke hoogspânningsnet
61
7.1
Knelpunten in het hoogspanningsnet
61
7.2
Oplossingsrichtingen voor het hoogspanningsnet
65
De scenârio’s en de gâsnetten
68
8.1
Samenvatting inzichten gasnetten
68
8.2
Knelpunten in de gasnetten
68
8.3
Overzicht oplossingsrichtingen
73
Kosten, ruimtebeslag en uitvoerbaarheid
80
9.1
80
(Maatschappelijke) kosten
65077 – Openbaar
3
9.2
Ruimtebeslag
80
9.3
Uitvoerbaarheid
82
10. Duiding en context van de resultaten
83
10.1 Impact op de Friese samenleving
83
10.2 Relatie met andere provincies en nationale ontwikkelingen
85
10.3 Transitiepaden en no-regret-systeemkeuzes
87
10.4 Ontwerpprincipes voor een toekomstbestendig energiesysteem
90
10.5 Vormgeving samenwerking tussen betrokken partijen
91
11. Conclusies en aanbevelingen
a.
93
11.1 Conclusies
93
11.2 Aanbevelingen
96
Appendices
100
Scenârio’s in het Energietrânsitiemodel
100
Gebouwde omgeving
101
B.2.1 Regionalisering
102
Mobiliteit
103
B.3.1 Regionalisering
103
Industrie
104
B.4.1 Regionalisering
105
Land- en glastuinbouw B.5.1 Regionalisering
Energieproductie
106 106
107
B.6.1 Zon en wind
107
B.6.2 Regionalisering
107
B.6.3 Centrales
108
B.6.4 Afvalverbrandinginstallaties (AVI’s)
109
B.6.5 WKK’s
109
B.6.6 Biomassa
109
B.6.7 Geo- en zonthermie
110
Oplossingsrichtingen
111
Betrokken stakeholders
120
Bronnenlijst
122
Systeemstudie Fryslân | Samenvatting
4
Samenvatting
Doel van studie
De energievraag neemt richting 2030 duidelijk af. Dit komt voornamelijk door elektrificatie binnen de industrie en
Net als in andere provincies wordt in Fryslân gewerkt aan de
mobiliteitssector, waardoor de vraag naar fossiele energiedragers
energietransitie om invulling te geven aan de doelstelling om
daalt, meer dan de vraag naar elektriciteit toeneemt.
in Nederland 49% CO2-eq emissiereductie in 2030 en 95% in 2050 te realiseren, ten opzichte van 1990. Met deze studie
De verhaallijnen voor de 2050-scenario’s gaan over het
worden verschillende mogelijkheden geschetst om invulling
niveau waarop sturing en initiatief plaatsvindt inzake de
te geven aan doelstellingen omtrent energie en klimaat,
energietransitie, variërend van regionale sturing, via nationaal
en maakt daarvan de impact op de energie-infrastructuur
en Europees, tot internationale sturing. De ontwikkelingen
inzichtelijk. De systeemstudie is verkennend en visievormend
en verhaallijnen die gebruikt zijn, komen overeen met de
van aard; de uitkomsten van de energie-infrastructuuranalyses
landelijke klimaatneutrale energiescenario’s 2050, en zijn
zijn input voor beeld- en strategievorming, maar niet voor
specifiek gemaakt voor de provincie Fryslân. Deze scenario’s
investeringsplannen. Het doel van deze studie is dan ook om
voor 2050 vormen de zogenoemde hoekpunten en zijn bedoeld
te bepalen binnen welke uitersten de energietransitie zich in
om de onzekerheden die momenteel nog bestaan over de
Fryslân zal plaatsvinden.
energiesysteem-ontwikkelingen in Fryslân weer te geven. De scenario’s zijn niet bedoeld voor investeringsplannen van
Opzet van de studie
netbeheerders. Om de scenario’s zo specifiek mogelijk te maken, is gewerkt
In deze systeemstudie zijn energiescenario’s voor de provincie
met informatie uit de RES Fryslân, de CBS-database, informatie
Fryslân gemaakt en de impact daarvan op de energie-
van netbeheerders, gemeentelijke en provinciale plannen,
infrastructuur verkend. Er is één scenario gemaakt voor
onderzoeken die de provincie eerder heeft laten uitvoeren,
2030 en vier scenario’s voor 2050. In deze scenario’s zijn
interviews met brancheverenigingen en industrie en door
verhaallijnen in combinatie met trends en ontwikkelingen
middel van twee klankbordgroepbijeenkomsten. In deze
gebruikt om de toekomstige vraag naar en het aanbod van
klankbordgroep (zie Bijlage 8) zaten vertegenwoordigers van
energie in kaart te brengen. Voorbeelden van ontwikkelingen
belangrijke Friese spelers op het vlak van de energietransitie.
zijn onder andere technologie, economische groei,
De resultaten en duiding zijn vervolgens nog eens met
samenstelling van de bevolking, doelstellingen vanuit het Rijk
de klankbordgroep getoetst en de inzichten daaruit zijn
en de provincie en plannen van de industrie.
meegenomen in deze rapportage.
Voor 2030 wordt uitgegaan van de RES Fryslân en de ontwikkelingen in andere sectoren zoals die op dit moment in beeld zijn. Het RES 1.0-bod van Fryslân van 3 TWh zit wat betreft energieopwekking aan de onderkant van de bandbreedte, zoals netbeheerder Liander verwachte en zoals hij toepast in zijn eigen investeringsplannen. Ook is in de RES uitgegaan van 49% reductie en is nog niet aangesloten bij de ambities van het nieuwe regeerakkoord (55% - 60%).
5
De scenario’s
Systeemstudie Fryslân | Samenvatting
Impact van de scenario’s op de energie-infrastructuren
De scenario’s laten zowel in 2030 als in 2050 een daling van de finale energievraag zien. De mate van de daling richting 2050
Ondanks de daling in de totale energievraag stijgt het verbruik
verschilt per scenario en wordt voor een groot deel bepaald
van elektriciteit naar verwachting in de toekomst. Deze
door de aangenomen economische groei. Voor de hoogte van
elektriciteit zal voor een groot deel worden opgewekt met
de economische groei van de industrie wordt uitgegaan van
zonnepanelen en windmolens. Opwek van zon vindt vooral
de aannames uit de landelijke scenario’s. Er zijn specifieke
plaats in de zomer, terwijl de warmtevraag piekt in de winter.
kenmerken voor de provincie Fryslân aan toegevoegd. In de
Hoewel minder extreem geldt dit ook voor windenergie. Dit
scenario’s zijn variaties in aannames gemaakt om een zo breed
leidt tot sterke pieken in opwek vanuit zon en wind. Het
mogelijk beeld te schetsen. Er is bijvoorbeeld gevarieerd in het
aanbod van elektriciteit volgt in de toekomst niet langer de
al dan niet meenemen van de Lelylijn. De Lelylijn veroorzaakt
elektriciteitsvraag en dit zorgt voor een grotere onbalans en
verschillen in de groei van de mobiliteitsvraag, het aantal
daarmee belasting van de elektriciteitsinfrastructuur. In deze
woningen en het aantal inwoners.
systeemstudies is doorgerekend hoe die belasting zich verhoudt tot de huidige infrastructuur.
De daling in de finale energievraag wordt met name tot stand gebracht door een reductie van fossiele energiedragers. De vraag
Op het moment treden er al knelpunten op in het
naar elektriciteit groeit echter in alle scenario’s. Daarnaast
elektriciteitsnet, bij het hoogspanningsnet met name door
is energiemix verschillend tussen de scenario’s. Het scenario
opwek van elektriciteit, en bij het distributienet zowel door
Regionale sturing leunt zwaarder op energie uit warmte, zoals
opwek als door vraag van elektriciteit. Naar verwachting
uit aquathermie en zonthermie met meer warmtenetten, en
worden die knelpunten fors groter richting 2030. Naast het
bovendien wordt er veel opgewekt met zon-PV. In het scenario
gebrek aan capaciteit treden er ook kwaliteitsproblemen
Nationale sturing staat naast veel zon-PV ook meer opwek van
op in het elektriciteitsnet. Op het laagspanningsnet wordt
windenergie centraal. Daarnaast gaat het scenario uit van een
spanningsproblematiek voorzien en zijn aanvullende
back-upcentrale op waterstof. Doordat de warmte in woningen
investeringen nodig, die niet alleen toegerust zijn op acute
voor een groter aandeel all-electric middels warmtepompen
problemen, maar ook op de vraag in de verdere toekomst.
wordt ingevuld, is ook de isolatiegraad van de gebouwde
In 2050 ontstaan er knelpunten, zowel door opwek van
omgeving noodzakelijkerwijs het hoogst in dit scenario. In
elektriciteit als door de vraag naar elektriciteit. In het scenario
deze twee scenario’s kiest de industrie en de mobiliteit waar
Regionale sturing is zon-PV de dominante veroorzaker van
mogelijk voor elektrificatie. Het scenario Europese CO2-sturing
knelpunten, bij het scenario Nationale sturing is dat wind,
daarentegen legt meer focus op groen gas, met ook een back-
terwijl bij het scenario Europese CO2-sturing en scenario
upenergiecentrale die op groen gas draait. Ook de industrie
Nationale sturing de vraag juist voor knelpunten zorgt, met
blijft nog in grotere mate gebruik maken van groen gas, en
name veroorzaakt door landbouw, hybride warmtepompen en
de mobiliteit maakt meer gebruik van biobrandstoffen. Het
industrie, vanwege grotere economische groei in die scenario’s.
isoleren van de woningvoorraad is nog steeds nodig, maar gemiddeld tot een lager niveau. In het scenario Internationale
De gasnetten kampen met name met problematiek rondom de
sturing wordt de energievraag meer met gas ingevuld, maar
invoeding van groengas, en met een mogelijk verdeelvraagstuk
dan in de vorm van waterstof. Om grote verschillen tussen
indien een deel van de maatschappij overgaat op waterstof,
scenario’s te verkennen, is in dit scenario geen back-upcentrale
terwijl een ander deel met groen gas beleverd wordt.
voorzien.
Systeemstudie Fryslân | Samenvatting
6
Figuur 1.
Schematische weergave van de kenmerken, uitdagingen, en de hoeveelheid knelpunten in de verschillende scenario’s.
Scenario Regionale sturing 2050 2,45 GW
LEGENDA
Scenario Nationale sturing 2050
0,6 GW 37%
1,9 GW
20%
1,6 GW
Inzet van Zon-op-dak
8,8 PJ
Inzet van Zon-op-land Inzet van Warmtenetten Inzet van Wind
0,8 PJ
H2
3,3 GW
H2
2,8 GW
HOOGSPANNINGSNET
N
IJ LYL
LE
HOOGSPANNINGSNET
Inzet van Biomassa H2
Inzet van Waterstof
WATERSTOFBACKBONE
H2
WATERSTOFBACKBONE
Hoeveelheid knelpunten
WATERSTOFCENTRALE
DISTRIBUTIENET
14 PJ
14 PJ
Scenario Europese CO2 sturing 2050
Scenario Internationale sturing 2050
1,35 GW
1,1 GW
1,0 GW
0,6 GW 12%
12% 6,7 PJ H2
1,7 GW
DISTRIBUTIENET
10,8 PJ
N
IJ LYL
LE
HOOGSPANNINGSNET
WATERSTOFBACKBONE
1,7 GW
N
IJ LYL
LE
H2
HOOGSPANNINGSNET
WATERSTOFBACKBONE DISTRIBUTIENET
DISTRIBUTIENET
GROEN GAS CENTRALE
43 PJ
22 PJ
Oplossingsrichtingen Om de capaciteitsproblemen het hoofd te bieden zijn er
Het huidige provinciale beleid om wind op land niet veel
verschillende mogelijkheden. Curtailment (het aftoppen
extra ruimte te bieden bemoeilijkt de provinciale ambitie om
van elektriciteitspieken), batterijen en power-to-gas, zijn
energieneutraal te worden. Door wind op land te vermijden
oplossingen om knelpunten op koppelstationniveau te
en uitsluitend in te zetten op zon-pv ontstaan relatief veel
verlichten. Dit lijkt vooral te werken voor het verminderen van
knelpunten ten opzichte van de totale hoeveelheid opgewekte
pieken door opwek van elektriciteit, en in het geval van het
energie. In alle scenario’s voor 2050 is de huidige infrastructuur
scenario Europese CO2-sturing en scenario Nationale sturing
van het elektriciteitsnet niet toereikend om te voorzien in de
werkt dit ook voor het verlichten van de vraagpieken. Een
verwachte vraag- en aanbodstructuur. Door een combinatie
andere belangrijke oplossing is het vergroten van de flexibiliteit
van zon en wind kan een veel grotere hoeveelheid hernieuwbare
in het systeem, genaamd systeemflex. Ondanks toegevoegde
opwek worden gerealiseerd gegeven een vergelijkbare opgave
systeemflex zijn er desondanks in 2050 nog steeds knelpunten
voor de infrastructuur. Vanuit andere studies wordt een
in vrijwel alle scenario’s bij Dokkum, Gorredijk, Heerenveen,
verhouding van 4:1 in elektriciteitsproductie uit wind versus
Lemmer, Marnezijl, Rauwerd, Sneek, en in sommige scenario’s
zon aanbevolen voor een optimale mix. Verzwaringen en
ook bij Schenkenschans. Het blijft dus nodig om het
flexibiliteit kunnen dan effectiever worden ingezet, en een
elektriciteitsnet ook fysiek uit te breiden ten opzichte van de
hogere mate van energieneutraliteit kan worden bereikt.
huidige situatie. Er zijn al uitbreidingen gepland, en hoe die in verhouding staan tot wat nodig in 2050 is, zal afhankelijk zijn
Warmtenetten gevoed met restwarmte en power-to-heat in
van het scenario dat zich zal ontwikkelen.
combinatie met seizoensopslag verminderen de behoefte aan all-electric warmte-oplossingen, waardoor een minder grote piekbelasting op het elektriciteitsnet ontstaat. In de warmtetransitie zijn duidelijke keuzes vanuit de provincie en gemeenten nodig, bijvoorbeeld over welke techniek waar wordt ingezet en de mogelijkheden om deelname aan een warmtenet te verplichten. Nu is het voor gemeenten nog moeilijk om die keuzes te maken omdat landelijke kaders ontbreken.
Systeemstudie Fryslân | Samenvatting
7
Ten opzichte van andere provincies kan Fryslân relatief
Aanbevelingen
eenvoudig energieneutraal worden. De vraag naar energie is relatief klein en het potentieel van hernieuwbare opwek is
Er zijn flink wat acties die voortvarender kunnen worden
groot. Desondanks is de opgave voor de infrastructuur om te
opgepakt door de provincie, gemeenten, netbeheerders
voorzien in de verwachte vraag- en aanbodstructuur aanzienlijk
en marktpartijen. Afhankelijk van hoe de energietransitie
in álle klimaatneutrale scenario’s, zoals in deze systeemstudie
concreet tot stand komt zal er zich een scenario ontvouwen
zijn verkend.
dat en mogelijk meer of minder op de één van de gehanteerde scenario’s of een combinatie ervan gaan lijken. Belangrijke
Het landschap is een belangrijke factor in de besluitvorming
acties die ondernomen moeten worden zijn:
en is belangrijk voor het draagvlak in de provincie Fryslân.
•
Onafhankelijk van welk scenario zich zal ontvouwen, zal er
het realiseren van voldoende hernieuwbare energie (elektriciteit en groen gas of waterstof)
behoorlijk veel van de fysieke ruimte worden gevraagd om de
•
het realiseren van warmtenetten
energietransitie gestalte te geven. Dat geldt niet alleen voor
•
het realiseren van (systeem)flex
de ruimte voor zonnepanelen en/of windmolens, maar ook
•
het tijdig realiseren van voldoende netverzwaring.
voor netverzwaring en systeemflex, wat geen verwaarloosbare factor is. Het is zaak daar bij de ruimtelijke ordening rekening
Er zijn concrete acties geformuleerd waarmee verschillende
mee te houden. Een decentrale energievoorziening wordt
partijen aan de slag kunnen om verdere stappen te zetten in de
daarmee merkbaarder in de samenleving. Burgers zullen zich
energietransitie. Het is wenselijk:
meer bewust zijn van de energieproductie en daarom daar
•
dat de provincie, gesteund door andere overheden, een
meer betrokken bij moeten worden. Het biedt ook kansen voor
sturende rol aanneemt met daarin een duidelijke visie op de
eigenaarschap. Dit is waar de rol van lokale energiecoöperaties
Friese energietransitie en zodoende richting kiest. Hiermee
zichtbaar wordt. Bottom-up zorgen ze voor initiatieven en
wordt houvast geboden bij het oppakken van acties en het
is het aan gemeenten, provincies en netbeheerders om dit
innemen van de rollen door andere stakeholders, die een
soort projecten mogelijk te maken. Projecten die mogelijk een
meer uitvoerend taakpakket hebben
bijdrage leveren aan het Friese energiesysteem kunnen verder
•
gaan dan enkel opwek door zon-PV, en ook invulling geven aan opwek door wind, duurzame warmte, duurzaam gas én
dat de provincie haar beleid voor hernieuwbare energie en energieneutraliteit beter op elkaar laat aansluiten
•
flexibiliteit.
dat de gemeenten een sturende/beslissende rol aanneemt, waarmee meer zekerheid geboden wordt aan burgers en energiecoöperaties door concreet te worden en te
Om de uitvoering van deze projecten mogelijk te maken, is
communiceren over onder andere warmteplannen en de
het nodig dat ook geïnvesteerd wordt in samenwerkings- en
tijdslijn
organisatiestructuren. Het bepalen van rollen, taken en
•
verantwoordelijkheden is daarbij van belang.
dat de netbeheerders samen met overheden en marktpartijen werken aan een gedeeld beeld over de energietransitie, zodat investeringsplannen aangepast kunnen worden als de situatie daarom vraagt
•
dat de gemeenten inspelen op de fysieke inpassing die wordt gevraagd van de energietransitie, onder andere door planvorming in samenwerking met andere partijen, en vergunningverlening te stroomlijnen
•
dat het Rijk regelgeving inricht zodat bij aanwezigheid van een warmtenet woningen er op aangesloten kunnen worden en dit een minder vrijblijvend karakter kent
•
dat het Rijk ten aanzien van het realiseren van systeemflex kaders schept voor eigenaarschap en totstandkoming.
65077 – Openbaar
8
1. Inleiding 1.1 Aanleiding Net als in andere provincies wordt in Fryslân gewerkt aan de energietransitie om invulling te geven aan de doelstelling om in Nederland 49% CO2-eq emissiereductie in 2030 te realiseren ten opzichte van 1990 en 95% in 2050. Deze doelen worden door Europees beleid af en toe bijgesteld, waarbij gestreefd wordt naar 55% CO2-eq in 2030. De nieuwe regering is voornemens de ambitie bij te stellen naar 60% reductie in 2030. De provincie Fryslân kenmerkt zich door de onderscheidende ambitie om in 2050 onafhankelijk van fossiele brandstoffen en/of zelfvoorzienend te zijn. De energietransitie die nodig is voor het behalen van deze doelstelling gaat gepaard met structurele wijzigingen in het energiesysteem. Denk aan veranderingen die nodig zijn in de vraag, het aanbod, de energie-infrastructuur en mogelijke omzetting en opslag van energie. Die veranderingen zijn natuurlijk ook al gaande. Dat is te zien aan de sterke opkomst van hernieuwbare elektriciteit. Er zijn veel lokale initiatieven en energiecoöperaties, die zich met name inzetten voor de realisering van zonne-energie. Dat draagt bij aan de doelstellingen voor hernieuwbare energie en CO2-reductie, maar kan tegelijkertijd op locaties ook knelpunten opleveren.
De elektriciteitsnetten in Fryslân zijn op veel locaties lang en dun, en niet toereikend om grote hoeveelheden hernieuwbare energie te transporteren naar het hoogspanningsnet. In sommige gemeenten in Fryslân is er al geen capaciteit meer voor nieuwe aansluitingen, terwijl daar wel behoefte aan is. Investeringen in uitbreiding van het net kunnen, mede door wet- en regelgeving, pas gedaan worden op het moment dat er een concrete vraag is. Daardoor is de infrastructuur niet tijdig gereed, en moeten mensen en bedrijven wachten op aansluitingen. Een belangrijke ontwikkeling voor de gasnetten is de komst van een waterstof-‘backbone’, die ook door Fryslân zal lopen. Groen gas kan een rol gaan spelen. Onderzoek van de New Energy Coalition toont aan dat de potentie van groen gas in Fryslân relatief groot is. Daarnaast is er rekening te houden met het Friese landschap, met zijn kenmerkende open en weidse karakter met veel water. Om de energietransitie in Fryslân tot een succes te maken, is een robuust en adaptief energiesysteem een belangrijke randvoorwaarde. Om grip te krijgen op het huidige energiesysteem en deze ontwikkeling hebben de Friese overheden, in navolging van andere regio’s, deze systeemstudie uitgevoerd.
Met behulp van deze systeemstudie kan eerder geanticipeerd worden op de ontwikkelingen in vraag en aanbod van energie, en gestuurd worden op een betere balans, zodat knelpunten voorkomen kunnen worden.
1.2 Doel In verschillende toekomstbeelden (één voor 2030 en vier voor 2050) schetst deze studie verschillende mogelijkheden om invulling te geven aan doelstellingen omtrent energie en klimaat, en maakt daarvan de impact op de infrastructuur inzichtelijk. De systeemstudie is verkennend en visievormend van aard; de uitkomsten van de energie-infrastructuuranalyses zijn input voor beeld- en strategievorming, maar niet voor investeringsplannen. Er is aandacht voor de huidige uitgangspunten, infrastructuur, en initiatieven, en er worden aanbevelingen aangereikt over wat er nog meer nodig is om een klimaatneutrale energievoorziening te realiseren.
65077 – Openbaar
9
Daarbij is er aandacht voor de volgende onderliggende zaken •
Infrastructuur en knelpunten: De systeemstudie geeft inzicht in de energievraag en het energieaanbod en benodigde energie-infrastructuur voor de lange termijn, rekening houdend met de Friese situatie. Mogelijke knelpunten worden geadresseerd en mogelijke oplossingsrichtingen opgesteld.
•
Impact op de Friese samenleving: Er wordt voortgebouwd op de Voorstudie Systeemstudie Fryslân met heldere lijnen: een provincie Fryslân die geheel fossielvrij is, het integraal oplossen van koppelkansen, zuinig ruimtegebruik waarbij omgevingskwaliteit en het behoud van het Friese karakter van het landschap vooropstaan, procesmatig zo veel mogelijk decentraal.
•
Transitiepaden en vormgeving samenwerking: Er wordt een beeld geschetst van wat er nodig is om de verschillende transitiepaden te realiseren en vorm te geven. De afwegingen en no-regret maatregelen die uit de scenario’s naar voren komen, worden vertaald naar verschillende handelingsperspectieven. De initiatieven die al lopen, krijgen daarin een plek, naast aanvullende handvatten omtrent regie en samenwerking.
•
Kosten en context: Kosten die gepaard gaan met infrastructuur, en de relatie ten aanzien van energie-import en export worden belicht. Er wordt een beeld geschetst van de consequenties van keuzes die worden gemaakt: ruimtelijk, financieel en voor de positie van Fryslân in het grotere plaatje.
1.3 Leeswijzer Hoofdstuk 2 gaat in op de gehanteerde werkwijze volgens de chronologisch doorlopen stappen. Hierin wordt de gehanteerde methodiek per stap toegelicht. In hoofdstuk 3 worden de scenario’s besproken die zijn gebruikt om de energievraag en het energieaanbod te bepalen voor de provincie Fryslân. De resulterende energievraag en het energieaanbod voor de verschillende scenario’s en sectoren worden toegelicht in hoofdstuk 4, en hoofdstuk 5 schetst de relevante energie-infrastructuur in de huidige situatie. Hoofdstuk 6 tot en met hoofdstuk 8 gaan in op de gevolgen van de energievraag en het energieaanbod volgens de gehanteerde scenario’s voor de energieinfrastructuur. Knelpunten, oorzaken daarvan, en oplossingsrichtingen komen daarin aan bod. Hoofdstuk 6 gaat specifiek over de regionale elektriciteitsnetten. Hoofdstuk 7 gaat over het hoogspanningsnet voor elektriciteit, en hoofdstuk 8 geeft inzicht in de gasnetten. Hoofdstuk 9 gaat dieper in op de benodigde investeringen in de verschillende scenario’s, ten gevolge van knelpunten in de regionale elektriciteitsnetten. Tot slot geeft hoofdstuk 10 de resultaten in de context van de Friese energietransitie weer en wordt duiding gegeven aan de betekenis ervan. Tot slot geeft hoofdstuk 11 de conclusies en aanbevelingen weer die naar aanleiding van inzichten in deze systeemstudie zijn bereikt.
Meer verdieping op bepaalde punten is te vinden in de appendices. Deze zijn met name bedoeld voor beter begrip op onderdelen die in de hoofdtekst worden beschreven.
65077 – Openbaar
10
2. Methode Voor het tot stand komen van de systeemstudie is een aantal stappen doorlopen. 1)
Maken van scenario’s.
2)
Verdelen van energievraag over de regio’s.
3)
Toepassen flexibiliteit en het doorrekenen van de elektriciteitsnetten.
4)
Analyseren van doorrekening en duiden knelpunten in de energie-infrastructuren.
5)
Uitwerken oplossingsrichtingen.
2.1 Maken van scenario’s In de eerste stap in deze systeemstudie zijn energiescenario’s voor Fryslân gemaakt. Er is één scenario gemaakt voor 2030 en vier scenario’s voor 2050. De energiescenario’s zijn nodig om de toekomstbeelden van de vraag naar en het aanbod van energiedragers te schetsen. In deze scenario’s zijn ontwikkelingen van onder andere technologie, economische groei, samenstelling van de bevolking, doelstellingen vanuit het Rijk en de provincie en plannen van de industrie gebruikt om de toekomstige vraag naar en het aanbod van energie in kaart te brengen. In deze systeemstudie zijn hoofdzakelijk elektriciteit, waterstof, methaan (aardgas en groen gas) en warmte (warm water) bekeken, omdat deze energiedragers getransporteerd worden door de netten van de netbeheerders en warmtebedrijven. De schatting van de vraag en het aanbod is gedaan op sectoraal niveau, waarbij de volgende sectoren bekeken zijn: gebouwde omgeving (huishoudens en utiliteiten), mobiliteit, industrie en landbouw/glastuinbouw. Hoe deze scenario’s tot stand zijn gekomen wordt besproken in Hoofdstuk 3. Er zijn scenario’s voor 2030 en 2050 gemaakt. Op basis van deze scenario’s is bepaald wat op provinciaal niveau de toekomstige vraag en het toekomstige aanbod van energiedragers kan zijn. De scenario’s die zich richten op 2050 moeten niet als een te realiseren toekomstbeeld gezien worden.
Waar 2030 al dichtbij is, en er door onder andere de RES-plannen al concrete doelen en maatregelen op tafel liggen die worden gebruikt om het scenario voor 2030 invulling te geven, is 2050 nog te ver weg. Dit brengt grotere onzekerheid in het verloop van de energietransitie met zich mee. Daarom is gebruik gemaakt van scenario’s die de vier uitersten van de energietransitie beschrijven. Deze uitersten worden hoekpunten genoemd, en de toekomstige situatie zal ergens tussen deze hoekpunten liggen. Alle scenario’s zijn doorgerekend in termen van vraag en aanbod in het Energietransitiemodel (ETM) van Quintel. In het ETM is het mogelijk om, uitgaande van de huidige situatie, per verbruikssector de wijzigingen in de vraag naar energie te kwantificeren en te relateren aan onderliggende processen zoals bevolkingsgroei, nieuwbouw/sloop van huizen, efficiëntieverbeteringen, toepassing nieuwe technieken, etc. Hiermee verkrijgt men een beeld van de mogelijke energievraag van de provincie Fryslân, alsook van systeemveranderingen waarbij dwarsverbanden tussen energiedragers en functionaliteiten (zoals mobiliteit en ruimteverwarming) automatisch worden meegenomen. Het ETM kwantificeert voor de energiedragers (elektriciteit, methaan en waterstof) op uurbasis hoe de vraag en het aanbod gebalanceerd worden. Het ETM is ‘open source’ en openbaar beschikbaar.
Hierdoor is de uitwerking van de scenario’s in deze studie voor iedereen beschikbaar en herleidbaar. De scenario’s zijn vergeleken met eerdere ETM-scenario’s die zijn gemaakt voor de RES 1.0 en de Routekaart Fryslân 2030 en het Energiesysteem Actieplan ESAP van Liander voor Fryslân. Alle scenario’s zijn tweemaal besproken in een klankbordgroep met betrokken partijen vanuit de provincie. De eerste maal is opgehaald welke kennis moet worden meegenomen, en de tweede maal zijn de scenario’s getoetst en is feedback opgehaald en verwerkt in de uiteindelijke scenario’s
65077 – Openbaar
11
2.2 Verdelen van de energievraag over de regio’s De uitkomsten van de scenario’s geven op provinciaal niveau de vraag en het aanbod van energie weer. Om de impact van de scenario’s op de huidige energie-infrastructuren te bepalen moet hier een geografische component worden toegevoegd. Als vraag en aanbod van energie immers niet op dezelfde locatie plaatsvinden is transport noodzakelijk. Voldoende transportcapaciteit is daarvoor een randvoorwaarde. Daarom wordt de energievraag op provincieniveau verdeeld naar de verschillende regio’s, dat wordt ‘regionalisering’ genoemd. Door regionalisering wordt de energievraag verdeeld naar de juiste geografische locatie. In de systeemstudie Fryslân vindt regionalisering plaats op CBS-buurtniveau. Per sector en per scenario kan de verdeling naar buurtniveau verschillen. De methode en aannames bij de regionalisering wordt per sector toegelicht in Bijlage 2 tot en met Bijlage 6. Regionalisering (zoals in deze studie) is noodzakelijk om om te berekenen wat de gevolgen zijn van deze scenario’s voor het energienet. Er moet immers bepaald worden waar de toekomstige vraag en het aanbod van energie plaatsvindt. In de praktijk wordt het aanbod en de vraag naar energie bepaald door klanten. Dit zijn overheden, bedrijven, burgers die bepalen wat zij doen, waarin zij investeren.
Bijvoorbeeld investeren in elektrificatie van processen, zonneparken of het laden van EV’s.
2.3 Toepassen flexibiliteit en het doorrekenen van de elektriciteitsnetten De betrokken netbeheerders (TenneT, Liander en Gasunie) hebben de informatie van de energievraag en het energieaanbod op buurtniveau gebruikt om te bepalen wat de gevolgen zijn voor hun netwerken. De energievraag en het aanbod zijn vanaf de buurten toegewezen aan de koppelpunten tussen het middenspanningsnet en het hoogspanningsnet. Op die koppelpunten is de residuele vraag (de vraag minus het aanbod) bepaald om de eisen aan de energie-infrastructuur te kunnen bepalen. Voor de 2050 scenario’s is er een mate van flexibiliteit op die koppelpunten toegepast. Dit dient om excessieve pieken in verbruik of opwek van elektriciteit af te vangen, te kunnen bufferen, te converteren naar een andere energiedrager (gas of warmte) of te kunnen verspreiden. Meer detail over de toepassing van deze zogenoemde ‘systeemflex’ component is beschreven in Hoofdstuk 8.3. De scenario’s, die van 2030 zonder systeemflex, en die van 2050 mét systeemflex, zijn vervolgens doorgerekend door de netbeheerders om de eisen aan de benodigde energie-infrastructuur te bepalen. Liander en TenneT hebben de doorrekening uitgevoerd voor het elektriciteitsnet in Fryslân. Er is geen doorrekening uitgevoerd voor de gasnetten, omdat er door de afnemende gasvraag geen grote capaciteitsknelpunten worden verwacht.
Wel is er aandacht voor de verdeling van groen gas en waterstof in de bestaande netten.
2.4 Analyseren van doorrekening en duiden knelpunten in de energie-infrastructuren De uitkomsten van de doorrekeningen van de netwerken zijn vervolgens door de netbeheerders opgeleverd aan Berenschot en Ekwadraat. Een eerste analyse door de netbeheerders heeft aangegeven waar volgens hen knelpunten zitten en in welk scenario deze optreden. Daaropvolgend heeft verdere analyse plaatsgevonden door Berenschot en Ekwadraat. Deze analyse heeft per knelpunt in kaart gebracht op welk moment en met welke oorzaak de overschrijding plaatsvindt. De meest diepgaande analyse heeft plaatsgevonden op de koppelstations tussen Liander en het 150 kV transportnet van TenneT. Hierbij is ook het volume, duur, en piek van de overschrijding vastgesteld. Per koppelstation zijn de extremen uitgelicht en een aantal kenmerkende knelpunten worden ter illustratie verder beschreven. Voor de gasnetten zijn de landelijke resultaten gebruikt om de knelpunten te identificeren en is er een case uitgewerkt door Liander waarin het distributievraagstuk van waterstof centraal staat.
65077 – Openbaar
12
2.5 Uitwerken oplossingsrichtingen De doorrekeningen en bijbehorende analyse laten per scenario zien waar knelpunten in de energie-infrastructuur binnen de provincie Fryslân verwacht worden. De knelpunten en oplossingsrichtingen zijn apart bekeken voor het regionale elektriciteitsnet, het hoogspanningsnet, en voor de gasnetten. In de analyse en duiding van de resultaten is bekeken wat dit betekent voor de energietransitie in Fryslân en de samenleving.
65077 – Openbaar
13
3. Scenario’s Om een beeld te schetsen van het toekomstig energiesysteem zijn in totaal vijf energiescenario’s uitgewerkt voor Fryslân. Eén scenario’s met zichtjaar 2030 en vier scenario’s met zichtjaar 2050. Het scenario voor 2030 is gebaseerd op een bestaand scenario dat is gemaakt door adviesbureau Over Morgen en is aangepast op basis van de meest actuele en waar mogelijk specifiekere informatie die in het kader van de systeemstudie is vergaard. In het 2030-scenario is onder andere het RES-bod en het klimaatakkoord als basis gebruikt. De 2050-scenario’s zijn gebaseerd op de vier landelijke klimaatneutrale energiescenario’s 1, waarbij de scenario’s in de Friese context zijn geplaatst, zie Tabel 1. Alle scenario’s dienen als hoekpunten van de ontwikkeling van het energiesysteem van FryslânFryslân, zoals schematisch weergegeven in Figuur 2.
Figuur 2. Visualisatie van de scenario’s. Het RES-scenario voor 2030 en vier scenârio’s die de hoekpunten in 2050 aangeven. De opbouw van de scenario’s wordt hiernavolgend kort toegelicht.
2030 De scenario’s van Over Morgen voor zichtjaar 2030, die zijn gemaakt in opdracht van de provincie, zijn gebruikt als basis voor het 2030-scenario. Daarnaast zijn het RES-bod d.d. 16 april 2021 inclusief de ambitie (totaal 3 TWh) en het klimaatakkoord gebruikt als uitgangspunt. Het RES-bod is gericht op een reductie van 49%. Hierin zijn de aangescherpte ambities van het nieuwe regeerakkoord nog niet meegenomen (55% - 60%). Tevens is er intensief contact geweest met Liander over de ESAP Fryslân die gelijktijdig is uitgevoerd.2
Klimaatneutrale energiescenario´s 2050 (2020). Berenschot Liander houdt in de ESAP Fryslân rekening met initiatieven die nog niet in de RES zijn meegenomen en baseert zijn investeringsplan mede op die hogere realisering van hernieuwbare opwek. Dat wil zeggen dat de opgave in Fryslân in 2030 al duidelijk boven de 3 TWh ligt. 1 2
65077 – Openbaar
14
De landelijke Klimaatneutrale Energiescenario’s 2050 dienen als basis en zijn Fryslân-specifiek gemaakt. Andere informatie die als input voor de scenario’s heeft gediend, is onder andere afkomstig van de RES-Fryslân, de CBSdatabase, informatie van netbeheerders, gemeentelijke en provinciale plannen, onderzoeken die de provincie eerder heeft laten uitvoeren, interviews met brancheverenigingen en industrie en door middel van twee sessies met een klankbordgroep. In deze klankbordgroep zaten vertegenwoordigers van de belangrijkste Friese spelers op het vlak van de energietransitie. Deze klankbordgroep van circa vijftig personen gaf de informatie die nodig is om de scenario’s vorm te geven en gaf feedback op de gekozen uitgangspunten, wat heeft geleid tot herkenbaarheid en gedragenheid van dit eindrapport. In Bijlage 8 is een lijst opgenomen van betrokkenen bij deze systeemstudie.
3.1 Scenario’s 2050 Het jaar 2050 wordt in deze systeemstudie als richtjaar beschouwd waarin 100% CO2-reductie moet zijn behaald. Er zijn vier uiteenlopende scenario’s gemaakt voor 2050 die zijn gebaseerd op de vier landelijke klimaatneutrale energiescenario’s: regionale sturing, nationale sturing, Europese CO2-sturing en internationale sturing. Op deze manier zijn er vier verschillende richtingen waarop gestuurd wordt, waarin onzekerheden omtrent het verloop van de transitie een plek krijgen. Ieder scenario leidt tot een ander energiesysteem, en daarmee een andere energieinfrastructuur. Het doel van de scenario’s is niet om de toekomst te voorspellen. Daarmee is het ook niet de bedoeling om te kiezen tussen de scenario’s. Het doel is om verschillen in het verloop van de transitie te verkennen en daarmee inzicht te krijgen in de keuzes (en de gevolgen van die keuzes) die er de komende jaren gemaakt moeten worden op het gebied van energie-infrastructuur. De landelijke scenario’s zijn opgesteld in de II3050-studie en in deze studie nader gespecificeerd voor de Friese context. Hierbij is bijvoorbeeld een beeld geschetst van het energieverbruik van de gebouwde omgeving, grootte van het personen- en vrachtvervoer en de aard en het verbruik van de huidige industrie in Fryslân. Vervolgens is er per sector gekeken naar specifieke ontwikkelingen tot 2050 in Fryslân.
Deze zijn verder toegelicht in Hoofdstuk 4. Hiernavolgend wordt een kort beeld geschetst voor de vier landelijke 2050-scenario’s, welke naar de Friese context zijn vertaald.
2050: scenario Regionale sturing In dit scenario ligt de regie voor de energietransitie voornamelijk bij de regionale bestuurslagen. Nederland haalt CO2-doelen door regionale ontwikkelingen. Nederland is grotendeels zelfvoorzienend en importeren wordt tot een minimum beperkt. Er wordt een krimp van de energie-intensieve industrie voorspeld. Burgers zijn gedreven en circulariteit is een belangrijk speerpunt. Benodigde energie wordt vooral uit lokale energiebronnen opgewekt. Dit betekent dat er lokaal veel zon op daken wordt gerealiseerd. Tevens zijn er veel zonneweides en windturbines op land. Er is in dit scenario meer energie-infrastructuur nodig om de ongelijktijdigheid tussen vraag en aanbod op te lossen. In dit scenario wordt er vooral voor collectieve warmte-oplossingen gekozen; zo wordt het potentieel aan warmtenetten volledig ingevuld.
2050: scenario Nationale sturing In het scenario Nationale sturing heeft het Rijk de regie in handen. Ook in dit scenario wordt er gestreefd naar een hoge mate van zelfvoorziening en minimale importen. De nadruk ligt hier op grote nationale projecten, maar ook wordt de lokale potentie benut. Om de grote hoeveelheid duurzame energie in te passen is er in dit scenario een grote hoeveelheid van flexibiliteitsopties nodig. De groei van de energie-intensieve industrie stagneert.
15
65077 – Openbaar
Het Rijk focust zich omwille van efficiëntie op grote projecten. Dit wordt met name duidelijk uit het hoge vermogen wind op zee (welke overigens in de systeemstudie niet in Fryslân wordt aangeland). Nationaal worden aanvullende regelingen aangeboden voor het isoleren naar hoge isolatielabels, waarmee all-electric-oplossingen in grote delen van de gebouwde omgeving mogelijk worden.
2050: scenario Europese CO2-sturing In dit scenario haalt Europa de CO2-doelen en is daarin koploper in de wereld. In Europa wordt gebruik gemaakt van een algemene CO2-heffing. Daarnaast vindt er aan de Europese grens een importheffing en een compensatie plaats, waardoor Europa kan blijven concurreren met de rest van de wereld. De industrie in Nederland groeit in dit scenario en er wordt een grote hoeveelheid energiedragers geïmporteerd. Doordat de verduurzaming vooral wordt gestuurd door de CO2-heffing is er een mix van verschillende technieken. Er wordt niet impliciet gekozen voor een bepaalde techniek, waardoor in iedere sector de op dat moment goedkopere technologieën gekozen worden. Hierdoor wordt er in dit scenario ook gebruik gemaakt van Carbon Capture and storage (CCS). Er wordt niet gestuurd op collectieve oplossingen waardoor deze beperkt benut worden.
2050: scenario Internationale sturing In het scenario Internationale sturing streeft de hele wereld naar het behalen van de CO2-doelen. Net als de andere scenario’s reduceert Nederland zijn CO2-uitstoot met 100%. Mondiaal wordt er nadruk gelegd op het stimuleren van vrije handel. Daarnaast worden handelsinfrastructuren bevorderd. Er is een wereldwijde markt voor waterstof en biomassa. En de energie-intensieve industrie groeit. Het aandeel duurzaam gas in de gebouwde omgeving blijft tot in 2050 hoog. Dit zorgt voor minimale aanpassingen aan de energie-infrastructuur. Echter, hierdoor moet er een grote hoeveelheid duurzame gassen, zowel waterstof als groen gas, geïmporteerd worden. Tabel 1 geeft de gebruikte inputs per scenario weer. Tabel 1. Inputs scenario’s Fryslân en de maximum belasting van het elektriciteitsnet als gevolg van de scenario inputs. *Bron: CBS statline op basis van 1 MW zon-PV per hectare. **De maximum belasting/teruglevering is bepaald per sector voor heel Fryslân in plaatsgebonden flexibiliteit (onder andere curtailment). Er is geen rekening gehouden met gelijktijdigheid tussen sectoren. 2030
Regionale sturing 2050
Nationale sturing 2050
Europese CO2 -sturing 2050
Internationale sturing 2050
Focus op warmtenetten (~35%) onder andere gevoed door TEO en geothermie. Overige deel is een mix van allelectric en hybridewarmtepompen
Focus op all-electric warmtebronnen (~60%). Overige deel is een mix van warmtenetten en hybridewarmtepompen
Focus op hybride warmtevoorzieningen (~60%). Gassen (waterstof en methaan) blijven belangrijk. Overige deel is allelectric en warmtenetten
Focus op hybridewarmtepompen op waterstof als warmtebron (~60%). Overige deel is allelectric en warmtenetten
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 400 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 575 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 700 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 725 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 725 MW
- Elektrificatie personenvervoer (25%). - Bussen grotendeels elektrisch (90%). - Wegtransport grotendeels fossiel, klein deels elektrisch, waterstof en biobrandstoffen
- Elektrificatie van - Personenvervoer - Personenvervoer en - Personenvervoer en personenvervoer en OV grotendeels elektrisch OV grotendeels OV grotendeels (100%). (95%), klein aandeel elektrisch (70%), elektrisch (50%) en - Wegtransport waterstof (5%). Bussen waterstof (30%) waterstof (40%), voornamelijk elektrisch groter aandeel waterstof - Wegtransport Biobrandstoffen (10%) (75%), waterstof (15%) - Wegtransport elektrisch (34%) en - Wegtransport en bio-LNG (10%). elektrisch (33%) en waterstof (33%) en elektrisch (50%) en - Veerdiensten elektrisch waterstof (67%) fossiel (33%) waterstof (50%) (50%), waterstof (50%). - Veerdiensten elektrisch - Veerdiensten elektrisch - Veerdiensten elektrisch (50%), waterstof (50%). (50%), waterstof (50%). (50%), waterstof (50%).
Gebouwde omgeving Focus op isolatie, ingroei hybridewarmtepompen en aardgasvrije technologieën
Mobiliteit
16
65077 – Openbaar
Industrie
Elektriciteitsproductie
Landbouw
2030
Regionale sturing 2050
Nationale sturing 2050
Europese CO2 -sturing 2050
Internationale sturing 2050
- Lichte groei van productie - Elektrificatie tussen 2025%, afhankelijk van sector. Overig methaan
- Krimp van productie. - Veel elektrificatie (tot 85-90% in voeding en papierindustrie. Bij overige industrie elektrificatie tot ~80%) en rest gassen.
- Kleine groei productie. - Veel elektrificatie, (tot 85-90% in voeding en papierindustrie. Bij overige industrie elektrificatie tot ~80%) en rest gassen.
- Flinke productiegroei. - Focus op gassen, met name waterstof bij de overige industrie. Bij papier- en voedingsindustrie nog 20% gas, rest elektrisch.
- Flinke productiegroei. - Focus op gassen, met name waterstof bij de overige industrie. Bij papier- en voedingsindustrie nog 20% gas, rest elektrisch.
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 175 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 150 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 175 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 225 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 225 MW
Wind: 0,6 GW Wind op Land Wind op Land (incl. windpark IJsselmeer)
Wind: 0,6 GW Wind op Land (incl. windpark IJsselmeer)
Wind: 1,6 GW Wind op Land (incl. windpark IJsselmeer)
Wind: 1,0 GW Wind op Land (incl. windpark IJsselmeer)
Wind: 0,6 GW Wind op Land (incl. windpark IJsselmeer)
Zon-PV: 0,7 GW op land 0,45 GW op gebouwen 0,45 GW op woningen
Zon-PV: 3,3 GW op land 1,1 GW op gebouwen 1,35 GW op woningen
Zon-PV: 2,8 GW op land 0,55 GW op gebouwen 1,35 GW op woningen
Zon-PV: 1,7 GW op land 0,45 GW op gebouwen 0,9 GW op woningen
Zon-PV: 1,7 GW op land 0,4 GW op gebouwen 0,7 GW op woningen
Bergumcentrale operationeel: 0,15 GW
Bergumcentrale buiten gebruik
Bergumcentrale operationeel 2 GW
Bergumcentrale operationeel 1 GW
Bergumcentrale buiten gebruik
Circa 0,3% agrarische grondgebied wordt gebruikt voor zon-PV*
Circa 1,4% agrarische grondgebied wordt gebruikt voor zon-PV*
Circa 1,2% agrarische grondgebied wordt gebruikt voor zon-PV*
Circa 0,7% agrarische grondgebied wordt gebruikt voor zon-PV*
Circa 0,7% agrarische grondgebied wordt gebruikt voor zon-PV*
Circa 22% geschikt dakoppervlak wordt benut*
Circa 30% geschikt dakoppervlak wordt benut voor zon-PV
Circa 42% geschikt dakoppervlak wordt benut*
Circa 26% geschikt dakoppervlak wordt benut*
Circa 23% geschikt dakoppervlak wordt benut*
**Maximum teruglevering elektriciteitsnet: 1450 MW
**Maximum teruglevering elektriciteitsnet: 2725 MW
**Maximum teruglevering elektriciteitsnet: 3975 MW
**Maximum teruglevering elektriciteitsnet: 2575 MW
**Maximum teruglevering elektriciteitsnet: 2275 MW
- 25% duurzaam (biomassaketels, warmtepompen) - 75% WKK’s
Focus op geothermie
Focus op geothermie en Mix geothermie, warmtepompen warmtepompen en WKK’s
Mix geothermie, warmtepompen en WKK’s
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 125 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 250 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 250 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 250 MW
**Maximum belasting elektriciteitsnet: 250 MW
65077 – Openbaar
17
4. Scenario’s voor energievraag en aanbod De scenario’s beschreven in Hoofdstuk 3 leiden elk tot een andere ontwikkeling van de energietransitie in Fryslân. Dit geldt zowel voor de energievraag als de lokale productie van energie in 2030 en 2050. In Paragraaf 4.1 wordt de toekomstige energievraag gegeven, inclusief een korte toelichting per sector. Het aanbod van energie wordt beschreven in Paragraaf Error! Reference source not found.. In Bijlage 2 tot en met Bijlage 6 wordt dieper ingegaan op elke specifieke sector en worden de onderliggende aannames per sector verklaard. De energievraag wordt in de grafieken uitgedrukt als ‘finale energievraag’. De finale energievraag is gedefinieerd als de primaire energievraag minus omzettingsverliezen voor de productie van deze energiedragers. Dit is een manier om aan te duiden dat het gaat om de energievraag in de uiteindelijk benutte vorm. Als voorbeeld: bij het verbruik van elektriciteit die door een gascentrale is opgewekt, is de finale energievraag bij de verbruiker een hoeveelheid elektriciteit, terwijl de primaire energievraag een hoeveelheid gas is bij de gascentrale. De primaire energievraag is altijd groter dan de finale energievraag, omdat er conversieverlies en energieverlies bij transport van elektriciteit optreedt. De vraag naar gassen voor de Bergumcentrale en WKK’s is daarom niet zichtbaar in Figuur 3.
Dit geldt tevens voor warmte dat geleverd wordt via een warmtenet. Alleen de warmte die geleverd wordt staat weergegeven in Figuur 3. De warmtebron is niet opgenomen in de figuur.
Toelichting bij figuren In alle figuren is voor de huidige situatie uitgegaan van de meest recente cijfers in het ETM, welke vastgesteld zijn in 2018. Het is mogelijk dat bepaalde sectoren daarom afwijken van de situatie in 2021. Een voorbeeld hiervan is de hoeveelheid zon-PV die zich zeer sterk ontwikkeld. De huidige situatie is toegevoegd aan de grafieken ter referentie en heeft daardoor geen impact op de scenario’s voor 2030 en 2050.
4.1 Ontwikkeling van de energievraag In Figuur 3 wordt de finale energievraag per scenario weergegeven. De energievraag neemt richting 2030 duidelijk af. Dit komt voornamelijk door elektrificatie binnen de industrie en mobiliteitssector en de efficiëntieslag die daarmee gepaard gaat. Deze trend zet zich door in de periode 2030-2050 waarin gestreefd wordt naar een klimaatneutraal energiesysteem in Fryslân. De verschillen in de finale energievraag tussen de vier 2050-scenario’s wordt voornamelijk veroorzaakt door de onderliggende aannames over economische groei. Ten aanzien daarvan wordt voor de industrie aangesloten bij de aannames uit de landelijke scenario’s, en zijn er daarbovenop specifiek voor Fryslân differentiaties tussen de scenario’s in het al dan niet meenemen van de Lelylijn, wat verschillen met zich meebrengt voor de groei van mobiliteitsvraag, aantal woningen, en het aantal inwoners. De verschillen in energiemix volgen uit de verhaallijnen. Ook zijn er differentiaties door verschillen in isolatiegraad van de gebouwde omgeving. Dit wordt nader besproken in Subparagraaf 4.1.2 .
65077 – Openbaar
18
Figuur 3. Finâle energievrââg per energiedrâger voor 2030 en 2050 scenârio’s
4.1.1 Gebouwde omgeving Er wordt een toename in huishoudens en personen verondersteld in zowel de 2030- als de 2050-scenario’s. Deze toename is gebaseerd op data van Primos3 en informatie over zachte en harde woningbouwplannen van de provincie Fryslân. Voor de scenario’s waarin de Lelylijn is opgenomen (Nationaal, Europees en Internationaal), is uitgegaan van 35.000 extra woningen verspreid over de omliggende gemeenten. In het scenario Regionale sturing is de Lelylijn niet opgenomen omdat binnen dit scenario’s voornamelijk lokale ontwikkelingen plaatsvinden. Daarnaast wordt er in alle 2050-scenario’s van energiereductie van huishoudelijke apparaten en ledverlichting uitgegaan. In deze sectie zijn de belangrijkste aannames en resultaten voor de gebouwde omgeving besproken. Eerst is ingegaan op de toegepaste warmtetechnieken en de isolatiegraad van de woningen en utiliteit in Fryslân. Vervolgens wordt getoond tot welke warmtevraag deze scenario’s resulteren.
Warmtetechnieken In Figuur 4 worden de warmtetechnieken in de huidige situatie afgezet tegen de vijf scenario’s waarin verschillenden aannames over de warmtebronnen in huishoudens zijn gedaan. In Fryslân wordt, net zoals in de rest van Nederland, nog het grootste gedeelte van de huishoudens verwarmd met hr-ketels (op aardgas). In het scenario voor 2030 is aangenomen dat een groot deel van de hr-ketels al vervangen is doordat invulling is gegeven aan de doelstellingen in het Klimaatakkoord. In 2050 wordt er vanuit gegaan dat er geen aardgas meer gebruikt wordt voor de verwarming van de gebouwde omgeving. Wel kan er in 2050 gebruikt worden gemaakt van groen gas. De volledige vraag wordt ingevuld met andere technieken dan de hr-ketel om zodoende efficiënter om te gaan met energiedragers. Afhankelijk van het scenariokarakter worden technieken zoals (hybride)warmtepompen en collectieve warmtebronnen, gedistribueerd door een warmtenet, ingezet. Nadere toelichting over de ingroei van de verschillende warmtetechnieken is te vinden in Bijlage 2.
3
https://primos.abfresearch.nl/jive
19
65077 – Openbaar
% %
% 7 % %
5 % % % % % %
s
s
5
s
W
5 W
W
s
s
5
s
5
s
s
Figuur 4. percentage woningen per warmtetechniek
4.1.2 Isolatie In alle 2030- en 2050-scenario’s wordt de gemiddelde isolatiegraad verbeterd ten opzichte van de huidige situatie. In de 2030-scenario’s is de gemiddelde isolatiegraad verbeterd, zodat in een deel van de bestaande Friese woningvoorraad all-electric en hybride warmtebronnen kunnen worden toegepast. In de 2050-scenario’s is de isolatiegraad gekoppeld aan het percentage all-electric in de gebouwde omgeving. Dit betekent dat het scenario Nationale sturing de hoogste isolatiegraad heeft, namelijk gemiddeld label A. Dan volgt het scenario Regionale sturing, waar ook 40% van de woningen van warmte voorzien wordt door all-electric-oplossing. Het gemiddelde isolatielabel valt tussen A en B. In de scenario’s Europese CO2-sturing en Internationale sturing ligt de isolatiegraad in 2050 het laagst. Er wordt hier gemiddeld uitgegaan van label B. Dit zal een flinke uitdaging betekenen voor de woningvoorraad in Fryslân, die gemiddeld ouder is dan in de rest van Nederland en gemiddeld een groter oppervlak heeft4. Wat dit betekent voor de energievraag hangt samen met de toegepaste warmtetechnologie en de efficiëntie daarvan in combinatie met de isolatiegraad en wordt in de volgende paragraaf toegelicht.
CBS. Voorraad woningen; gemiddeld oppervlak; woningtype, bouwjaarklasse, regio. Data van 27 oktober 2021 op opendata.cbs.nl. 4
65077 – Openbaar
20
4.1.3 Energievraag gebouwde omgeving
Figuur 5: Finale energievraag huishoudens per energiedrager In Figuur 5 en Figuur 6 is de finale energievraag weergegeven voor respectievelijk de huishoudens en de utiliteiten. In deze figuren is de energievraag voor de verschillende energiedragers opgesplitst. Meer achtergrond en toelichting is te vinden in Bijlage 2. In 2050 zijn alle fossiele energiedragers vervangen door duurzame energiedragers. In het scenario Regionale sturing zijn elektriciteit en duurzame warmte de grootste energiedragers. Onder duurzame warmte valt restwarmte, geothermie, omgevingswarmte en collectief opgewekte warmte door duurzame energiedragers. Voorbeelden hiervan zijn (piek)ketels op waterstof, groen gas of biomassa en grootschalige warmtepompen. In het scenario Nationale sturing is elektriciteit de meest gebruikte energiedrager in de gebouwde omgeving. In het scenario Europese CO2-sturing wordt vooral elektriciteit en groen gas gebruikt en in het scenario Internationale sturing is dit vooral elektriciteit en waterstof.
65077 – Openbaar
21
Figuur 6: Finale energievraag utiliteiten per energiedrager In de utiliteitsbouw (Figuur 6) wordt een deel van de gebouwen al geïsoleerd en voorzien van een andere warmtebron in de 2030-scenario’s. In tegenstelling tot de huishoudens wordt er door de utiliteiten relatief gezien niet veel meer elektriciteit gebruikt dan nu het geval is. De voornaamste reden is dat de elektriciteitsvraag in utiliteiten voor een groot gedeelte bestaat uit de vraag van elektrische apparatuur. Dit onderdeel is vele malen groter dan bij huishoudens. Ook is de huidige elektriciteitsvraag door elektrische apparatuur relatief groot. In de toekomst worden deze apparaten efficiënter. De verwachting is echter dat het aantal apparaten richting 2030 in ieder geval toe zal nemen, wat de besparing weer opheft. Bij de utiliteiten is in 2050 een vergelijkbare situatie zichtbaar als bij de huishoudens. In het scenario Regionale sturing is meer warmtevraag dan in het scenario Nationale sturing, terwijl er minder huishoudens in het scenario Regionale sturing zijn verondersteld. De oorzaak is een lagere warmtevraag in het scenario Nationale sturing door verregaande isolatiemaatregelen. Daarnaast zijn warmtenetten (niet gevoed door (hybride)warmtepompen) minder efficiënt dan (hybride)warmtepompen. Er wordt immers geen omgevingswarmte gewonnen.
Dit verklaart ook waarom de energievraag in het scenario Europese CO2-sturing en het scenario Internationale sturing lager is dan in het scenario Regionale sturing.
4.1.4 Mobiliteit In Fryslân wordt voor passagiersvervoer relatief veel gebruik gemaakt van auto’s (79%) en bussen (8%). Personen maken minder gebruik van de trein dan elders in Nederland, omdat de treininfrastructuur hier in mindere mate aanwezig is (3%). Om te bepalen welke brandstoffen tot 2030 gebruikt worden, zijn de prognoses van ElaadNL gebruikt. Hierbij zijn de scenario’s voor de provincie Fryslân overgenomen. Het aandeel fossiele brandstoffen in 2030 is hierin nog 13 PJ. In het 2030 scenario is uitgegaan van 23,8% elektrisch voor auto’s, 80% voor treinen en 90% voor bussen.
22
65077 – Openbaar
Voor 2050 zal de energievraag voor mobiliteit veranderen doordat andere brandstoffen worden ingezet én doordat de modaliteiten iets gaan verschuiven. In het scenario Regionale sturing houden de modaliteitsverdeling zoals eerder genoemd aan, in de overige scenario’s waarin de Lelylijn is opgenomen, is het percentage treinvervoer naar 5% verhoogd. Dit zal ten koste gaan van autovervoer. De verwachte technieken van de modaliteiten verschillen per scenario. In het scenario Regionale sturing is uitgegaan van een volledige transitie naar elektriciteit. Naarmate de scenario’s globaler worden neemt voor auto’s en bussen het percentage waterstof toe tot 40% in het scenario Internationale sturing. Meer toelichting ten aanzien van de veerdiensten en vrachtvervoer is te vinden in Bijlage 3. Tabel 2: Verdeling brandstoffen personenvervoer (auto en busvervoer)
Elektrisch
Regionaal
Nationaal
Europees
Globaal
100%
Auto 95%,
70%
50%
30%
40%
Bus 75% Waterstof
Auto 5%, Bus 25%
Benzine
10%
Tabel 3: Verdeling brandstoffen vrachtwagenvervoer
Regionaal
Nationaal
Europees
Globaal
Elektrisch
100%
25%
25%
25%
Waterstof
15%
50%
25%
25%
25%
25%
50%
Benzine CNG
25%
Figuur 7 toont de huidige en verwachte energievraag van mobiliteit in 2030 en 2050, uitgesplitst naar de scenario’s. Het verschil in energieverbruik is te verklaren door verschillen in groei en krimp van inwoneraantallen, economische activiteit en het hieruit volgende mobiliteitsgebruik. Daarnaast zorgt het toenemende aandeel elektrische voertuigen voor hogere efficiëntie. Het rendement van elektrisch aangedreven voertuigen is bijna driemaal zo hoog als dat van verbrandingsmotoren5.
Bij elektrisch aangedreven voertuigen kan vrijwel alle elektrochemische omgezet worden in kinetische industrie. Bij een verbrandingsmotor ontstaat zeer veel warmte die moet worden afgevoerd i.e. het koelen van de motor. 5
65077 – Openbaar
23
Figuur 7. Finale energievraag mobiliteit per energiedrager
4.1.5 Industrie De industrie in Fryslân is goed voor een energievraag van ongeveer 10 PJ op jaarbasis. Dat is slechts een klein aandeel van het nationaal energieverbruik van de industrie, wat rond de 550 PJ ligt6 (in 2019) voor de nijverheid (industrie minus industriële activiteiten in de energiesector zoals raffinaderijen). De meeste industrie in Fryslân valt onder de voedingsindustrie. Buiten de voedingsindustrie zijn er bedrijven aanwezig die vallen onder de categorie ‘overig’, zoals bijvoorbeeld de zoutindustrie, en is er een klein aandeel papierindustrie vertegenwoordigd. Meer specifieke informatie over de industrie en veranderingen in energieverbruik richting de toekomst is te vinden in Bijlage 4. De finale energievraag voor de verschillende scenario’s is te zien in Figuur 8. De voedingssector kenmerkt zich door een warmtevraag die veelal onder de 200°C is, en een groot deel op nog lagere temperaturen. Daardoor zijn er naar verwachting relatief goede mogelijkheden (in de toekomstbeelden in 2050) om de warmtevraag in te vullen via elektriciteit, middels (industriële) warmtepompen. Momenteel is een verschuiving naar minder gasverbruik en meer elektriciteitsverbruik zichtbaar, welke doorzet richting 2030. In 2050 is het aandeel elektriciteit dominant in de energiemix. In 2050 wordt een klein deel van de energiemix ingevuld door middel van warmte uit geothermie en waterstof.
Waar waterstof benut wordt kan in de regel ook groen gas verbruikt worden.
6
Klimaat- en Energieverkenning 2020, PBL.
65077 – Openbaar
24
Figuur 8. Finale (energetische) energievraag industrie per energiedrager
4.1.6 Landbouw De landbouw wordt in Fryslân vooral gekenmerkt door melkveebedrijven en voor mindere mate door akkerbouw en glastuinbouw. Het grootste gedeelde van de energievraag komt echter voor rekening van de glastuinbouw. Doel van deze sector is om in 2040 energieneutraal te zijn. De energievoorziening voor glastuinders zal tot 2030 veelal nog gebaseerd zijn op WKK’s. Glastuinders gebruiken deze WKK’s voor hun energievoorziening en de CO2 die hierbij vrijkomt, gebruiken ze in hun productieproces. Het uitblijven van (goedkope) externe CO2, verhoogde ODE-tarieven en de waarde van regelbaar vermogen als gevolg van meer duurzame opwek zijn de fundamenten onder deze verwachting. Na 2030 liggen keuzes open. Om de transitie naar fossielvrije tuinbouw te maken, is het voorwaardelijk voor de sector dat externe CO2 (in de regio) beschikbaar komt. Wanneer dit beschikbaar komt, zijn zowel waterstof als externe warmte en elektrificatie reële scenario’s, welke in de 2050-scenario’s ook op verschillende manieren worden meegenomen, in lijn met de verhaallijn van de scenario’s. Veel boerenbedrijven gebruiken hun daken voor het opwekken van elektriciteit met zon-PV. In het hoofdstuk over zonne-energie (Error! Reference source not found.wordt deze ontwikkeling meegenomen.
Meer specifieke informatie over de vraag en het aanbod van energie vanuit de glastuinbouw in Fryslân is te vinden in Bijlage 5.
65077 – Openbaar
Figuur 9: Finale energievraag landbouw per energiedrager
4.1.7 Elektriciteit Figuur 10 geeft de elektriciteitsproductie in alle scenario’s weer. De huidige vraag naar elektriciteit in Fryslân is circa 12 PJ, ofwel iets meer dan 3 TWh. Het grootste gedeelte daarvan wordt geproduceerd door het Windpark Fryslân dat recent in bedrijf is genomen. Het resterende gedeelte wordt geïmporteerd, omdat in Fryslân weinig centraal productievermogen is opgesteld.
25
65077 – Openbaar
26
Figuur 10. Elektriciteitsproductie en -vraag in Fryslân Richting 2030 verschuift de opwek van centraal naar decentraal en groeit het duurzame productievermogen dusdanig dat er voldoende elektriciteit geproduceerd wordt om op een duurzame manier te voorzien in de vraag naar elektriciteit. Hierbij dient wel de kanttekening gemaakt te worden dat de piekcentrale in Bergum veel meer in bedrijf zal zijn dan momenteel het geval is. Dit is eveneens te zien in Figuur 10 waarbij een groter gedeelte van de elektriciteit wordt opgewekt door gascentrales. De vraag naar elektriciteit groeit richting 2030 naar circa 4 TWh. In 2030 zal een groot deel van de elektriciteit afkomstig zijn van Windpark Fryslân, maar zal naast wind op land ook het aanbod zon-PV toenemen. Doordat windenergie veel meer vollasturen (het aantal uren dat de installatie daadwerkelijk elektriciteit produceert) kent dan zonne-energie, ontstaat het verschil tussen Figuur 10 en Figuur 11.