220211_Systeemstudie_Fryslân.pdf

65077 – Openbaar

27

Figuur 11. Productievermogen in Fryslân. *Windpark Fryslân is gemodelleerd als wind op land Het heeft de voorkeur om zoveel mogelijk zon-PV op dak te realiseren om de impact op het landschap te minimaliseren7. Fryslân is relatief dunbevolkt waardoor er naar verhouding weinig zon op dak (kleinere beschikbaarheid dakoppervlak) en veel zon op land (veel land beschikbaar) gerealiseerd kan worden. Desondanks laten de scenario’s zien dat de verhouding zon op land en zon op daken ongeveer gelijk is. Hierbij dient opgemerkt te worden dat innovaties op het gebied van zon-PV waarmee de opbrengt van een zonnepaneel verhoogd wordt zijn meegenomen. Door een hogere opbrengst per zonnepaneel wordt het ruimtelijk beslag kleiner. In 2050 wordt uitgegaan van elektriciteitsopwekking waarbij geen netto uitstoot meer afkomstig is van fossiele brandstoffen. In het scenario Regionale sturing is gekozen voor opties die kunnen ontstaan uit lokale initiatieven. Zon op daken (eigen keuze van burger) heeft bij een aantal gemeenten en de provincie de voorkeur. Echter, de hoeveelheid is onvoldoende voor de totale opgave. In dit Regionale scenario wordt er geen groei van wind op land verwacht richting 2050. In het scenario Nationale sturing wordt in iets kleinere mate ingezet op zon-PV dan in het scenario Regionale sturing.

De regie ligt echter bij de overheid, waardoor van bovenaf wordt bepaald welke projecten waar gerealiseerd worden. Het vermogen wind op land zal daarom na 2030 fors toenemen omdat Fryslân relatief veel ruimte kent. Er is de aanname gedaan dat vanuit landelijke beleid wordt bepaald dat de Bergumcentrale wordt gemoderniseerd en dat de capaciteit wordt vergroot naar 2 GW. De centrale fungeert in dat scenario als piekcentrale gebruikt waterstof als brandstof.

Systeemefficiëntie, netwerkkosten, impact op de netwerkbeheerder zijn andere overwegingen. In deze studie is de landschappelijke impact één van de sturende factor geweest in het maken van de scenario’s. 7

65077 – Openbaar

28

Het aanbod van elektriciteit binnen Fryslân is in de scenario’s Europese CO2-sturing en Internationale sturing kleiner dan in het Regionale en Nationale scenario. In het Europese scenario worden alleen kosteneffectieve projecten gerealiseerd en zal elektriciteitsimport plaatsvinden indien nodig. Zonne- en windenergie is minder sterk aanwezig in dit scenario omdat import van energiedragers tot de mogelijkheden behoord. Ook in dit scenario wordt de Bergumcentrale gemoderniseerd. Het vermogen van de centrale groeit naar 1 GW. In tegenstelling tot het scenario Nationale sturing gebruikt de centrale in dit scenario methaan als energiedrager. Dit kan zowel groen gas zijn als aardgas. Wanneer er gekozen wordt voor aardgas betekent dit dat er tevens CCS toegepast zal moeten worden, omdat dit de enige manier is om uitstoot van CO2 tegen te gaan. Meer toelichting over elektriciteitsproductie door zon en wind, energiecentrale, AVI en WKK’s is te vinden in Bijlage 6.

4.1.7.1

Waddeneilanden

Figuur 12 geeft de elektriciteitsproductie en de vraag naar elektriciteit per Waddeneiland op jaarbasis. Terschelling is het grootste eiland en heeft tevens de grootste vraag naar elektriciteit. Voor alle Waddeneilanden geldt dat ze voor de energievoorziening volledig afhankelijk zijn van de vaste wal. Dit wil zeggen dat alle eilanden een eigen kabelverbinding en gasleiding naar de vaste wal hebben. Vlieland heeft een centrale diesel back-upgenerator in geval van storing. De andere Waddeneilanden zijn redundant8 aangesloten op het hoofdnet. Dat wil zeggen twee of meer kabels naar de vaste wal. De Waddeneilanden (inclusief Texel) hebben daarnaast voldoende grote toevoermogelijkheid van gas vanuit de vaste wal van Fryslân. Op de eilanden zal in alle scenario’s zon op dak en waar mogelijk op veld inzet worden om de elektriciteitsvraag op het eiland te compenseren. De variatie in de scenario’s is vooral te vinden bij de inzet van windenergie. Het scenario Regionale sturing gebruikt in alle scenario’s geen windenergie maar dit zal dan ook niet leiden tot elektriciteitsneutraliteit en vooral geen energieneutraliteit op de eilanden, een uitgesproken wens/ambitie van alle Friese Waddeneilanden. Bij het scenario Nationale sturing zal gebruik gemaakt worden van de gunstige ligging van de Waddeneilanden voor het gebruik van windmolens.

De eilanden zullen dan alleen netto exporteur van energie kunnen worden. Het overschot aan elektriciteit zou dan ook omgezet of opgeslagen kunnen worden, zodat zelfs naar zelfvoorziening toegewerkt kan worden. De scenario’s Europese CO2-sturing en Internationale sturing laten een kleinere afhankelijkheid van wind zien. Alle scenario’s (waarvan het scenario Nationale sturing de voornaamste is) zijn extreme scenario’s en kunnen daardoor niet gezien worden als een absolute waarheid.

Redundant of redundantie betekent dat de energie-infrastructuur (drie)dubbel is aangelegd. In gevallen van storing of onderhoud kan het reservenet benut worden. Hierdoor wordt leveringszekerheid gewaarborgd. 8

65077 – Openbaar

29

Figuur 12. Elektriciteitsproductie- en vraag op de Waddeneilanden

4.1.7.2

Import

Er zal elektriciteit geïmporteerd worden op momenten dat de vraag naar elektriciteit groter is dan het aanbod. De geïmporteerde elektriciteit zal echter wel ergens vandaan moet komen. Centrales spelen hierin een belangrijke rol. Als deze centrales buiten Fryslân staan wordt de elektriciteit geïmporteerd. Als de centrales in Fryslân staan wordt de geproduceerde elektriciteit gezien als productie. Dit verschil is zichtbaar in Figuur 13. Doordat er gevarieerd is in het centrale productievermogen is in een aantal scenario’s geen import van elektriciteit nodig. Er is immers voldoende productievermogen aanwezig om deze behoefte door de aanwezige centrale in te laten vullen. Dit is het geval in het scenario Nationale sturing. In het scenario Europese CO2-sturing wordt een zeer kleine hoeveelheid elektriciteit geïmporteerd. In de scenario’s 2030, Regionaal en Internationaal is geen of te weinig productievermogen aanwezig om te voorzien in de vraag naar elektriciteit, waardoor import noodzakelijk is.

65077 – Openbaar

30

Figuur 13. Elektriciteitsbalans. De elektriciteitsvraag ligt hoger omdat verliezen en conversie door flexibiliteitsoplossingen zijn meegenomen. Doordat de manier waarop elektriciteit wordt opgewekt steeds weerafhankelijker wordt, is de productie van elektriciteit grotendeels aanbodgestuurd, en niet – zoals het geval is bij huidige (fossiele) elektriciteitscentrales – vraaggestuurd. Hierdoor is de totale productie inclusief import groter dan de vraag naar elektriciteit. De achterliggende reden is dat de productie van hernieuwbare elektriciteit soms op momenten met onvoldoende elektriciteitsvraag plaatsvindt. Op deze momenten is de geproduceerde elektriciteit overbodig en deze zal geëxporteerd of opgevangen moeten worden door flexibiliteitsoplossingen. Daarmee zit er ongelijktijdigheid tussen vraag en aanbod. Flexibiliteitsoplossingen bieden hiervoor uitkomst, maar zullen niet altijd kunnen voorkomen dat im- en export noodzakelijk is. In alle scenario’s wordt ook elektriciteit geëxporteerd op momenten dat de lokale productie groter is dan de vraag. Met name in de zelfvoorzienende scenario’s (Regionale sturing en Nationale sturing) is de lokale productie van elektriciteit groot, waardoor er veel momenten per jaar op zullen treden waarop de lokale productie de elektriciteitsvraag overschrijdt.

In het scenario Regionale sturing wordt op jaarbasis 2 TWh geëxporteerd, terwijl er ook 1 TWh geïmporteerd wordt. In het jaar 2030 is de productie van elektriciteit (inclusief de Bergumcentrale) ongeveer even groot als de vraag naar elektriciteit op jaarbasis. Dit betekent dat de im-/exportbalans in 2030 ongeveer nul zou bedragen. Vanwege ongelijktijdigheid wordt er echter wel elektriciteit geïmporteerd en geëxporteerd. Import vindt met name plaats in de winter en ’s nachts wanneer er nauwelijks elektriciteitopwek door zon-PV plaatsvindt, terwijl gedurende de zomer juist elektriciteit wordt geëxporteerd vanwege een te groot aanbod van elektriciteit afkomstig uit zon-PV. Een deel van de momenten dat Fryslân elektriciteit zal exporteren, gaat waarschijnlijk gepaard met gelijktijdige overschotten in andere regio’s. Het is aannemelijk dat het zonnig weer is of er juist harde wind waait in Groningen of Overijssel als dat in Fryslân ook het geval is. Export van elektriciteit is dus niet zonder meer een oplossing voor elektriciteitsoverschotten.

65077 – Openbaar

31

4.2 Biomassa Voor de beschikbaarheid van energie uit biomassa is uitgegaan van het onderzoek dat New Energy Coalition9 in opdracht van de provincie heeft laten uitvoeren. Hieruit blijkt dat ongeveer 17 PJ biomassa beschikbaar is in de provincie om in te zetten voor de productie van hernieuwbare gassen. Niet al deze reststromen zijn echter beschikbaar voor energietoepassingen. Indien gecorrigeerd wordt voor hoogwaardiger toepassingen, zoals bijvoorbeeld grondstof, biobrandstof of veevoer, blijft een hoeveelheid over die ingezet zou kunnen worden in de gebouwde omgeving. Wanneer uitsluitend gebruik gemaakt wordt van de in Fryslân beschikbare mest kan daar maximaal 4,3 PJ energie (= 122 MNm³ groen gas) uit gewonnen worden. Voldoende om 26% van de warmtevraag van de gebouwde omgeving in 2030 in te vullen. In Fryslân vindt veel veeteelt plaats. Hierdoor is er een grote (natte) biomassapotentie, welke ingezet zou kunnen worden voor de productie van groene methaan. De verwachting is dat de omvang van de Friese veeteeltsector ongeveer gelijk blijft in 2030 en 2050 ten opzichte van nu. Hierdoor zal de biomassapotentie niet significant krimpen of groeien. Wel zal de productie van groene methaan naar verwachting groeien, omdat niet alle biomassa momenteel omgezet wordt naar groene methaan. In Bijlage 6 wordt dieper op de biomassavraag en aanbod per scenario ingegaan.

4.3 Methaan In Fryslân vindt momenteel aardgaswinning plaats op diverse locaties. Figuur 14 geeft weer waar de kleine gasvelden zich bevinden. De meeste operationele gasvelden liggen in het noordoosten van Fryslân en gedeeltelijk in Waddenzee (en deels in de Noordzee) bij Ameland. Gasvelden in Fryslân

Figuur 14. Gasvelden in Fryslân Naast aardgas wordt er binnen Fryslân ook groene methaan geproduceerd. Enerzijds wordt er lokaal biogas geproduceerd. Anderzijds wordt er groen gas geproduceerd door biogas op te waarderen. Op veel locaties wordt biogas direct ingezet, waardoor er geen methaan ingevoed wordt in de gasinfrastructuur. Een voorbeeld hiervan is de inzet van bio-WKK’s bij glastuinbouwlocaties.

9

Groen gas en zijn bijdrage aan de Friese energietransitie d.d. 25-03-2021

65077 – Openbaar

32

4.3.1 Waddeneilanden De NAM wint gas uit het Waddengebied. De NAM wint sinds de jaren tachtig van de vorige eeuw gas onder het Nederlandse wad bij Ameland en Blija. De gaswinning onder het Waddengebied is onderdeel van het kleineveldenbeleid van de overheid. De gaswinning gebeurt vanaf land: zowel op Ameland (een locatie op oostelijk Ameland) als vanuit Blija sinds halverwege de jaren tachtig en sinds 2006 ook vanuit Moddergat. Vanaf deze locaties, in combinatie met de locaties Lauwersoog en Vierhuizen in Groningen, wordt in een periode van waarschijnlijk twintig jaar een volume van totaal circa 20 miljard m3 aardgas gewonnen.

4.4 Waterstof Waterstof kan op verschillende manieren geproduceerd worden. In Fryslân zal dit hoofdzakelijk door middel van elektrolyse plaatsvinden. Bij voorkeur gebeurt dit op momenten van elektriciteitsoverschotten, zodat het teveel aan elektriciteit nuttig ingezet kan worden. Productie van waterstof door elektrolyse zal pas op grote schaal plaatsvinden na 2030. Deze technologie is daarom geen onderdeel van het 2030 scenario. In 2050 zal groene waterstofproductie plaatsvinden door middel van elektrolysers. Hier wordt verder op ingegaan in paragraaf 6.2. Daarnaast zal er waterstof geïmporteerd worden door middel van de waterstofbackbone. De backbone voor waterstof is naar verwachting al operationeel in 2030. Mits voldoende waterstof voorhanden is om de waterstofbackbone te vullen, biedt dit kansen voor de provincie Fryslân. De waterstofbackbone loopt immers van oost naar west door Fryslân heen. Koppelingen met deze waterstofbackbone maken het mogelijk om waterstof te gebruiken. Afhankelijk van het scenario wordt de waterstof naar verwachting gevuld met groene of blauwe waterstof of een combinatie van beide.

4.5 Warmte Fryslân beschikt over één afvalverbrandingsinstallatie (REC) waarmee warmte wordt geleverd aan de nabij gelegen zoutfabriek van Frisia, zie paragraaf Error! Reference source not found.Omdat dit proces een gesloten systeem betreft, wordt deze warmte-uitkoppeling niet meegenomen in de systeemstudie. De verwachting is dat de uitkoppeling van warmte naar de zoutfabriek in toekomst zal blijven, zolang de REC operationeel blijft. Warmtenetten worden daarom gevoed door andere bronnen. Vanuit de Friese industrie kan circa 1 PJ worden uitgekoppeld naar de gebouwde omgeving of landbouw.10 Naast restwarmte kunnen warmtepompen (aquathermie) en geothermie een warmtebron zijn voor warmtenetten. Het maximale potentieel wordt geschat op 2,1 PJ en het realistische potentieel wordt geschat op circa 1,1 PJ. Vanwege technologische ontwikkelingen is 1,6 PJ geothermie in alle scenario’s opgenomen.11 Voor het 2030 scenario is dit wellicht wat hoog, maar op de langere termijn kan geothermie een belangrijke rol spelen in de warmtevoorziening van zowel de gebouwde omgeving als de glastuinbouw. Het potentieel van geothermie in de glastuinbouw wordt geschat op 0,3 PJ.

10 11

CE Delft (2018). Warmtekaart provincie Fryslân Berenschot en Panterra (2020). WARM in Fryslân.

65077 – Openbaar

33

Figuur 15. Warmtevraag en beschikbare warmte exclusief (groen)gas en biomassa. Figuur 15 geeft de warmtevraag en de beschikbare hoeveelheid warmte aan. In elk scenario is er een tekort aan warmte dat ingevuld wordt met biomassa en back-upketels op (groen) gas. Qua efficiëntie heeft het de voorkeur om eerste alle warmte te gebruiken waarvan de warmteproductie een vlak profiel kent. Voorbeelden hiervan zijn geothermie en restwarmte, waar gedurende het gehele jaar warmte wordt geproduceerd met een constante hoeveelheid. Het is lastig of zelfs onmogelijk om deze warmtebronnen uit te zetten. De vraag naar warmte varieert sterk gedurende het jaar. In de winter is de vraag naar warmte vanuit de gebouwde omgeving vele malen groter dan in de zomer. In de winter zullen er daarop momenten zijn waarop de warmtebronnen met een vlak profiel onvoldoende warmte kunnen leveren om in de vraag te voorzien. Andere warmtebronnen, zoals biomassa en (groen) gasketels zijn dan benodigd om additionele warmte te produceren. De vraag naar biomassa en (groen) gas voor warmteproductie is op deze manier relatief beperkt omdat het aantal momenten waarop additionele warmte benodigd is maar tijdens een bepaalde periode in het jaar voorkomen.

65077 – Openbaar

34

5. Energie-infrastructuur ontwikkelingen In de systeemstudie wordt de impact van de energievraag op de energie-infrastructuur doorgerekend en geanalyseerd. De energie-infrastructuur kan grofweg worden opgedeeld in drie infrastructuren: het elektriciteitsnet, de gasnetten, en warmtenetten. In dit hoofdstuk wordt dieper ingegaan op de impact van de scenario’s op de huidige energie-infrastructuren in de provincie Fryslân.

5.1 Het elektriciteitsnet Het elektriciteitsnet kent onderscheid tussen hoog-, midden- en laagspanning. Het hoogspanningsnet met spanningsniveaus in Fryslân van 220 en 110 kV is voornamelijk bedoeld voor elektriciteitstransport. Op dit net zijn voornamelijk grote elektriciteitsproducenten, zoals elektriciteitscentrales, wind- en grote zonneparken aangesloten. Ook zeer grote elektriciteitsafnemers worden op het hoofdspanningsnet aangesloten. Onder het hoogspanningsnet bevindt zich het tussen- en/of middenspanningsnet. Een tussenspanningsnet is in Fryslân niet meer aanwezig. Het tussenspanningsnet van 60 kV dat er was, is eind jaren zeventig verwijderd, zie Figuur 16. Onder het hoogspanningsnet bevindt zich in Fryslân dus direct het middenspanningsnet met een spanning van 1 tot 23 kV. Op dit spanningsniveaus worden kleinere windparken, reguliere zonneparken en diverse industriële sectoren aangesloten. Ook snellaadstations voor mobiliteitsdoeleinden worden op het middenspanningsnet aangesloten vanwege de grote vermogensvraag die de laatste uitvoeringen van snellaadstations kennen. Het laagspanningsniveau (0,4 kV) verzorgt de distributie van elektriciteit naar kleine afnemers. Voorbeelden zijn woningen, publieke laadpalen en utiliteiten. Ook kan er elektriciteit door het laagspanningsnet worden opgenomen. Bijvoorbeeld door zon-PV op daken van woningen.

65077 – Openbaar

Figuur 16. Spanningsniveaus in het elektriciteitsnet in Fryslân. Bron: Netbeheer Nederland

35

65077 – Openbaar

36

Het hoogspanningsnet Het hoogspanningsnet wordt beheerd door TenneT. Het hoogspanningsnet in Fryslân is ontworpen voor 110 kV zoals in geheel Noord-Nederland. Het Friese 110 kV-net is middels het 220 kV-net gekoppeld met de rest van Nederland. Deze koppelpunten zijn Bergumcentrale, Louwsmeer en Oudehaske. De 110 kV koppeling met de Noordoostpolder staat in de normale situatie open. Het 220 kV-net is alleen aanwezig in Noord-Nederland (Groningen, Fryslân, Drenthe en Overijssel). Dit net heeft een ringstructuur, waardoor een wenselijke configuratie aanwezig is in het 220 kV-net. Elektriciteit kan door de ringstructuur via twee routes geleverd worden. Als één van beide routes uitvalt (bijvoorbeeld onderlangs of bovenlangs) kan elektriciteit nog geleverd wordt door de andere route. Het 110 kV-net is eveneens alleen aanwezig in Noord-Nederland (Groningen, Fryslân, Drenthe en Overijssel). In de overige delen van Nederland wordt 150 kV gehanteerd met als voordeel dat 150 kV een grotere transportcapaciteit heeft dan 110 kV.

Figuur 17. Hoogspanningsinfrastructuur in Fryslân

65077 – Openbaar

37

De distributienetten Het distributienet wordt in Fryslân beheerd door Liander. Het distributienet is verbonden aan het transportnet door middel van koppelstations. Daaronder bevindt zich het middenspanningsniveau (MS), waarna distributie in wijken plaatsvindt op het laagspanningsniveau. In deze systeemstudie wordt specifiek aandacht besteed aan het 110 kV hoogspanningsnet en de koppelstations in het distributienet. In Fryslân zijn momenteel vijftien koppelstations aanwezig waar het transportnet van TenneT aan het distributienet van Liander is gekoppeld. In de toekomst wordt hier station Bolsward 110 kV aan toegevoegd. Liander en TenneT zijn momenteel bezig met een haalbaarheidsstudie voor een nieuw 110 kV station genaamd Leeuwarden Zuidwest. Daarnaast is de verwachting dat er nog een aantal stations bijkomt, zoals in Sneek en Drachten12. Daarnaast is er een 110 kV station in Louwsmeer waar geen transformatoren van Liander staan. Er wordt nader ingegaan op deze koppeling omdat dit één van de belangrijkste componenten in het elektriciteitsnet is. Fryslân heeft geen tussenspanningsstations. Wel zijn er middenspanningstations, evenals regel- en schakelstations aanwezig op het middenspanningsniveau. Ook de impact van de scenario’s op deze netvlakken komt aan bod.

Figuur 18. Het distributienet voor elektriciteit in Fryslân

De aansluitingen op de Waddeneilanden De Friese Waddeneilanden zijn allen verbonden met middenspanningskabels die door het wad lopen, zogenoemde wadkabels. De verbinding met Vlieland is enkelvoudig uitgevoerd, met als back-up een lokale generator. De overige eilanden hebben een redundante verbinding vanaf de wal. De capaciteit van deze kabels verschilt per eiland, de mate van congestie verschilt daarom ook. De gemeente Vlieland heeft recent een onderzoek naar de capaciteit van de wadkabel uit laten voeren. Uit deze studie bleek dat de warmtetransitie, elektrische veerdiensten en de toename van duurzame opwek voor een grotere belasting van de wadkabel zorgen. Of de huidige infrastructuur voldoende is om aan de elektriciteitsvraag te kunnen voldoen, is afhankelijk van de ontwikkelingen op deze drie onderdelen.

12

Benoemd in de netvisies van TenneT en Liander

65077 – Openbaar

38

De wadverbinding naar Ameland wordt momenteel verzwaard om de toename van opwek op het eiland en elektrificatie van het nabij gelegen NAM-gasplatform mogelijk te maken. Of de huidige energie-infrastructuur naar Terschelling en Schiermonnikoog voldoende is voor de verwachte ontwikkelingen op het energienet van de eilanden, wordt in een apart traject tussen de gemeenten en Liander in kaart gebracht.

De ontwikkelingen in het elektriciteitsnet Het elektriciteitsnet in Fryslân wordt op verschillende onderdelen verbeterd. De belangrijkste ontwikkelingen die nu spelen zijn vooral gericht op het versterken van de bestaande capaciteit alsmede het vervangen van verouderde installaties. Het Friese 110 kV-net wordt verzwaard en aangepast om de grote hoeveelheid windenergie aan de westkust van Fryslân aan te sluiten. In het project ‘Netversterking Westelijk Fryslân’ is een dubbelcircuit van ondergrondse 110 kV-kabels aangelegd van 110 kV-station Oudehaske tot aan Bolsward. Windpark Fryslân is tijdelijk op deze kabels aangesloten. Nadat het 110 kV-station Bolsward gebouwd is, zullen de kabels van Windpark Fryslân, de kabels richting Oudehaske en de lijncircuits richting Sneek, Rauwerd, Marnezijl en Herbayum op dit station aangesloten worden. Daarnaast wordt er op de stations Oudehaske en Louwsmeer een extra 220/110 kVtransformator geplaatst. Het effect van dit project is meegenomen in de berekeningen van de systeemstudie. Vanuit het investeringsplan 2020 voorziet TenneT in de behoefte voor additionele projecten. Het project ‘netversterking oostelijk Fryslân’ voorziet in het verzwaren en aanpassen van de 110 kV-infrastructuur aan de oostkant van de provincie. Daarnaast zijn extra 220/110 kV-transformatoren op Bergum en Oudehaske voorzien.

Dit lost ook de actuele opwekproblemen in het 110 kV-net van Fryslân op. Voor de verbinding van Groningen met Flevoland (hoogspanningsstation Ens) en de Randstad onderzoeken het ministerie van EZK en TenneT, samen met regionale partijen, de mogelijkheden voor nieuwe stroomsnelwegen (380 kV-verbindingen). Een verbinding door Fryslân is een mogelijkheid. Indien de 380 kV-verbinding door Fryslân wordt aangelegd, bestaat de mogelijkheid om delen van het Friese net hierop aan te sluiten, maar hiervoor zijn nog geen concrete plannen. De aanleg van een 380 kV-verbinding door Fryslân heeft niet of nauwelijks invloed op het Friese elektriciteitsnet als er geen koppeling wordt gemaakt door middel van een station. Indien er wel een koppeling wordt gemaakt is er meer elektriciteitsimport en -export mogelijk. Het Friese elektriciteitsnet zal hier naar verwachting wel voor moeten worden aangepast, want de transportcapaciteit van het Friese elektriciteitsnet verandert niet door de aanleg van een nieuwe 380 kV-verbinding. Additioneel onderzoek (inclusief loadflowberekening) is benodigd om hier concrete uitspraken over te doen. Een belangrijk knelpunt is opgetreden rond Leeuwarden, TenneT en Liander onderzoeken de bouw van een nieuw 110 kV-station ten zuiden van Leeuwarden om de groei van de stad te faciliteren.

In Drachten, Herbayum en Sneek speelt de problematiek rond het terugleveren van elektriciteit op het Tennet netvlak. Er worden gesprekken gevoerd met de omgeving om inzicht te krijgen in de plannen om daarmee passende oplossingen voor de stations te ontwikkelen. In het Liander-programma Netuitbreiding Lelie (afgekort als NuLelie) worden meerdere middenspanningsverbindingen gerealiseerd en waar nodig compacte stations vervangen of nieuw geplaatst. Het programma heeft een omvang van circa 37 projecten met ruim 2.100 km kabels en circa 300 compacte stations en is eind 2025 afgerond.

65077 – Openbaar

39

5.2 De gasnetten Het Nederlandse gastransportnet wordt beheerd door Gasunie Transport Services (GTS). Het gedeelte van het landelijke transport aanwezig in de provincie Fryslân is weergegeven in Figuur 19. Onder hoge druk wordt aardgas getransporteerd door heel Nederland via het hoofdtransportleidingennet (HTL). Vanwege verschillende calorische waarden van aardgas bestaat het hoofdtransportleidingennet uit meerdere leidingen die elk een bepaald type gas transporteren. In Fryslân zijn drie verschillende typen aardgas aanwezig. Dit zijn: hoog calorisch gas (H-gas), NGTgas (aardgas niet afkomstig uit het Groningenveld maar met een iets lagere kwaliteit dan het meeste H-gas) en Groningen-gas (G-gas). Vanuit het HTL wordt G-gas verder getransporteerd binnen Fryslân door het RTL (het regionale transportleidingennet) dat eveneens in beheer is van GTS. De verdere distributie van gassen wordt verricht door de regionale netbeheerders. In de provincie Fryslân zijn dit Liander en Stedin. De gehele opbouw van de gasnetten wordt weergegeven in Figuur 19.

Figuur 19. Het hoofdtransportleidingennet en regionaaltransportleidingennet voor gas in Fryslân

65077 – Openbaar

40

Figuur 20. Verschillende typen gasnetten in Nederland

Ontwikkelingen in de gasnetten De energietransitie heeft zijn weerslag op de gasnetten. Allereerst neemt de vraag naar methaan af. Daarnaast wordt er meer gebruik gemaakt van groen gas. De invoeding van gas verandert het karakter van het gasnet naar een meer decentraal systeem. Naast de gasnetten voor het toevoeren van energie, zijn nieuwe netten voor CO2 te verwachten. De Port of Harlingen heeft een grote uitstoot van CO2 door de afvalverbranding van de REC. Afvang van de CO2 uit de rookgassen van de REC (en bij toekomstige bronnen) betekent een significante reductie van de uitstoot van CO2 indien het afgevangen CO2 nuttig kan worden gebruikt of voorkomen kan worden dat het in de atmosfeer terecht komt. Momenteel lijkt het mogelijke aanbod aan gezuiverd CO2 te groot zijn voor de vraag in de regio. Tevens kost CO2-afvang veel elektriciteit wat bij mogelijke schaarste van (duurzame) elektriciteit kan betekenen dat er keuzes gemaakt moeten worden tussen de verschillende verduurzamingsmogelijkheden. Er is vraag naar zuiver CO2 in de glastuinbouw in het nabijgelegen Sexbierum. Afgevangen en gezuiverd CO2 kan mogelijk ook (permanent) ondergronds worden opgeslagen in aquifers, gedepleteerde gasvelden of zoutcavernes.

Hier is al veel onderzoek naar gedaan in Nederland, bijvoorbeeld in het nationale CATO programma, maar grootschalige toepassing is vooralsnog niet gerealiseerd in Nederland.

65077 – Openbaar

41

Figuur 21. Mogelijke uitkoppeling van CO2. Er is momenteel nog geen waterstofnetwerk aanwezig in Fryslân. Wel wordt er gewerkt aan de landelijke waterstofbackbone die naar verwachting in 2027 operationeel zal zijn. Binnen de provincie zal de waterstofbackbone naar verwachting van Grijpskerk (Groningen) via Kootstertille en Oldeboorn naar Workum lopen (zie Figuur 22). Hierbij wordt gebruik gemaakt van de huidige grote leidingenbundel die in Fryslân aanwezig is tussen Grijpskerk en Workum. De grote leidingenbundel bestaat uit drie grote parallelle leidingen waarvan één leiding zal worden omgezet naar waterstof. De capaciteit van de waterstofbackbone zal circa 10 GW bedragen. Dit betekent dat er zeer grote volumes waterstof getransporteerd kunnen worden door Fryslân.

Figuur 22. Verwachtte verbinding waterstofbackbone

65077 – Openbaar

42

Naast de aanleg van de waterstofbackbone is er een kleine vraag naar waterstof vanuit de mobiliteitssector. Momenteel wordt er een waterstoftrein tussen Leeuwarden en Groningen getest. Op den duur zou deze waterstoftrein de huidige dieseltrein kunnen vervangen. Hierdoor ontstaat een grotere vraag naar waterstof. Deze waterstof zal door Engie via tankwagens geleverd worden.13 Op de lange termijn zal dit wellicht aangeleverd kunnen worden via waterstofleidingen.

5.3 De warmtenetten Figuur 23 geeft de huidige warmtenetten in Fryslân weer. Rondom Leeuwarden zijn twee warmtenetten in bedrijf en op Vlieland een kleinschalig warmtenet. Fryslân is een dunbevolkte provincie, waardoor er van oudsher minder aandacht was voor collectieve warmtebronnen. De bestaande warmtenetten in Leeuwarden worden gevoed door verschillende bronnen. De warmtekrachtkoppeling (WKK) op aardgas in Camminghaburen voedt het lokale warmtenet. Het warmtenet in Zuidlanden wordt gevoed door een ketel op biogas14. Op Vlieland wordt het warmetnet verwarmd met een gasketel, maar zal in 2022 gevoed worden door zonthermie.

Figuur 23. Warmtenetten in Fryslân In het kader van de energietransitie krijgen warmtenetten meer aandacht. Onderzoeken van CE Delft15 en Royal Haskoning DHV16 hebben aangetoond dat warmtenetten in combinatie met geothermie, lokale restwarmte en aquathermie wel degelijk potentieel hebben in dorps- en stadskernen. Vooral geothermie heeft grote potentie in Fryslân. De belangrijkste voorwaarde is dat de dichtheid van warmtevragers hoog is zodat het rendabel blijft om een warmtenet aan te leggen. Deze dichtheid wordt weergegeven in Figuur 24.

https://www.ovpro.nl/trein/2020/09/30/groningen-gaat-dieseltrein-vervangen-door-waterstoftrein/?gdpr=accept https://ennatuurlijk.nl/warmtenetten/leeuwarden 15 CE Delft (2018). Warmtekaart provincie Fryslân 16 Royal Haskoning DHV (2017). Warmte-inventarisatie Fryslân 13 14

65077 – Openbaar

43

Figuur 24: Dichtheid warmtevraag op een relatieve schaal. (lichtblauw, bijna geen warmtevraag) tot 100 (donkerblauw, hoge concentratie warmtevraag). Bron: Royal Haskoning DHV

Ontwikkelingen in de warmtenetten In Leeuwarden zijn de eerste proefboringen uitgevoerd om de potentie van geothermie te onderzoeken. Mochten de proefboringen een positieve uitkomst hebben, dan zal gestart worden met de aanleg van een warmtenet waarmee 6000 tot 8000 woningen duurzaam van warmte voorzien kunnen worden.17 Ook in andere gemeenten worden voorbereidingen getroffen voor de aanleg van warmtenetten. In onder andere Bolsward, Heeg, Vlieland, Terschelling, Sneek, Drachten, Heerenveen en Balk is dit het geval. De warmtebronnen zijn divers en zijn nog niet zeker. Heerenveen onderzoekt de potentie van een warmtenet op basis van restwarmte en geothermie. Drachten overweegt een warmtenet op basis van restwarmte. Voor de overige projecten lijkt aquathermie de meest waarschijnlijke bron.

17

https://warmtevanleeuwarden.nl/tijdpad/

65077 – Openbaar

44

6. De scenario’s en de regionale distributienetten In dit hoofdstuk wordt de koppeling gemaakt tussen de opgestelde scenario’s en de impact hiervan op het energiesysteem. Er wordt een beschrijving gegeven van de knelpunten en de effecten die optreden in de verschillende scenario’s.

6.1 Knelpunten in de netten Een knelpunt in het elektriciteitsnet wordt officieel gedefinieerd als station of verbinding waarbij de netbeheerder op enig moment niet aan de vraag naar transportcapaciteit kan voldoen. Dit kan in de praktijk bijvoorbeeld voorkomen door het overschrijden van de maximale capaciteit van een station, een te groot spanningsverval, of geen aansluitmogelijkheden. In deze studie is er puur naar de stationscapaciteiten gekeken, en daarmee worden mogelijke spanningsproblemen potentieel over het hoofd gezien die voor de lange dunne netten van Friesland voorzien worden. Er wordt daarnaast onderscheid gemaakt tussen vraag- en aanbodknelpunten. Vraagknelpunten ontstaan als gevolg van een grote elektriciteitsvraag van bijvoorbeeld de industrie of elektrisch vervoer. Aanbodknelpunten worden veroorzaakt door teruglevering van elektriciteit door duurzame opwek. Uit de doorrekening van Liander is per station (koppel- en MS stations), voor elk uur van het jaar, de gevraagde en aangeboden hoeveelheid elektriciteit bepaald. Door deze hoeveelheden te vergelijken met de capaciteit van de stations zijn de knelpunten ten aanzien van de capaciteit geïdentificeerd. In deze rapportage wordt gewerkt met piekvermogens en overschrijdingen: op jaarbasis wordt gekeken naar het hoogste vermogen dat een station te verwerken krijgt ten opzichte van de capaciteit.

Bij grote projecten met aansluitingen groter dan 80 MW wordt 90% direct naar het hoogspanningsnet geleid, en wordt maar 10% voorzien op het distributienet te ‘landen’. Het distributienet is op HS- en MS-niveau doorgerekend waarbij de knelpunten zijn geïdentificeerd. Hierbij is gefocust op de stations en niet op de verbindingen (kabels) tussen de stations. Voor het LS-net is een kwalitatieve analyse gedaan. Hierna wordt dieper ingegaan op de knelpunten, die per spanningsniveau worden behandeld.

Toelichting bij de doorrekening van de scenario’s door Liander • •

•

•

Voor de doorrekening van Liander is uitgegaan van de huidige netsituatie zonder geplande investeringen. In het Nationale en Europese scenario is een modernisering van de Bergumcentrale verondersteld. Het effect van de Bergumcentrale is meegenomen in de scenario’s, maar het effect is buiten de doorrekeningen van de netbeheerders gelaten, omdat het als een zogenaamde ‘systeemflex’-component er apart in wordt gezet (Gas-to-Power). Er is een limiet gebruikt van 80 MW voor grote projecten in de segmenten zonneweides, wind op land, industrie en energiecentrales. Alle projecten boven 80 MW zijn in de berekeningen voor 90% aangesloten op het net van TenneT en 10% op het distributienet van Liander. Grootschalige opwek is aangesloten op koppelstations (HS-stations). In de praktijk is dit niet altijd realistisch omdat de afstand tot een koppelstation te groot kan zijn voor een rendabele businesscase vanwege een te dure kabel.

Voordat de resultaten van de systeemstudiescenario's worden doorlopen, is het goed om de huidige staat van het elektriciteitsnet te schetsen. Het huidige elektriciteitsnet in Friesland kent grote uitdagingen. Er is op verschillende locaties transportschaarste afgekondigd door Liander (zowel afnemen als terugleveren) en TenneT (terugleveren). Nieuwe grootzakelijke klanten kunnen in die gebieden geen aansluitingen op het net krijgen. Wegens de relatief dunne netten met lange kabels is het daarnaast moeilijk om de spanning te reguleren binnen de gewenste bandbreedte. Deze spanningsproblematiek vindt ook plaats op laagspanningsnetten. Dit kan betekenen dat omvormers afschakelen.

65077 – Openbaar

45

Liander investeert daarom nu al in verschillende netversterkingen op koppelstations en het MS-net en LS-net. Zie voor een lijst van geplande stationsverzwaringen het ontwerp-IP 2022 van Liander.18 Voor het MS-net is een intensief programma opgezet (‘NuLelie’) waarmee het net niet alleen verzwaard, maar ook opnieuw geconfigureerd wordt, om zo goed mogelijke op de toekomst uitgerust te zijn. Deze maatregelen zijn naar het oordeel van de netverantwoordelijken van Liander voldoende om het 2030scenario van deze systeemstudie te faciliteren. Of dit ook alle afgekondigde transportschaarste opheft, hangt onder andere af van de infrastructurele aanpassingen die TenneT verwacht te plaatsen. De geplande netverzwaringen van Liander vangen ook een deel van de extra belasting in 2050 op, maar zijn niet altijd voldoende. Op het hoogste stationsniveau (110 kV-installaties) zijn er mogelijk verschillende stationsuitbreidingen nodig en of enkele nieuwe stations. Voor het MS-net verschilt de toekomstvastheid na 2035 tussen de geschetste scenario’s, en is er een grote kans dat er opnieuw netverzwaringen nodig zijn om 2050 te faciliteren.

6.1.1 Koppelstations Koppelstations verbinden het distributienet van Liander met het transportnet van TenneT. Liander ziet op dit moment al transportschaarste. Doordat Liander al eerder forse knelpunten verwacht op koppelstationniveau wordt er nu al fors geïnvesteerd in het verzwaren en uitbreiden van de assets in Fryslân. Dat is mede nodig om geplande investeringen in het middenspanningsnet voldoende aansluitcapaciteit te bieden. Vanwege capaciteitsproblemen door zowel levering als opwek zijn er al plannen om uit te breiden of te vernieuwen bij de koppelstations: Oudehaske, Marnezijl (Bolsward), Lemmer, en Drachten; vanwege levering daarbovenop bij Dokkum; en vanwege opwek daarbovenop bij Herbayum, Bergum, Heerenveen, Leeuwarden, Sneek, Rauwerd, Schenkenschans, en Gorredijk. Er zijn dus bij maar liefst dertien van de vijftien koppelstations investeringen gepland. Dit is onderdeel van de huidige en toekomstige investeringsplannen van Liander. In alle 2050-scenario’s ontstaan veel knelpunten, gegeven de huidige capaciteit van de koppelstations. De geplande uitbreidingen zijn dus niet meegenomen in de doorrekeningen. Tabel 4 geeft een overzicht van het aantal vraag- en aanbodknelpunten op de koppelstations in de 2050-scenario’s. In het scenario Regionale sturing zijn veertien van de vijftien koppelstations overbelast.

Dit kan enerzijds komen door een te groot aanbod van elektriciteit, te grote vraag naar elektriciteit of beide. Het enige koppelstation dat niet overbelast is in het scenario Regionale sturing heeft een maximale belasting van ruim 90% van de stationscapaciteit. Met andere woorden, op dit koppelstation is weinig capaciteit meer beschikbaar omdat het zwaar belast wordt. In het scenario Nationale sturing zijn alle vijftien koppelstations overbelast. De aanbodknelpunten worden veroorzaakt door het sterk toegenomen hernieuwbare vermogen. De scherpe pieken van zonne-energie leiden echter vaker tot knelpunten dan windenergie. Vraagknelpunten nemen vooral toe door de sterk toegenomen elektriciteitsvraag vanuit de gebouwde omgeving. In de scenario’s Europese CO2-sturing en Internationale sturing is het aantal knelpunten op de koppelstations lager dan in de scenario’s Regionale en Nationale sturing. Dit komt door een grotere vraag naar elektriciteit en een kleinere hoeveelheid hernieuwbaar opwekvermogen dat in deze scenario’s is verondersteld, wat elkaar beter in balans houdt dan het de scenario’s Regionale en Nationale sturing. Daarnaast is er een verschil zichtbaar in het aantal aanbod- en vraagknelpunten tussen enerzijds de scenario’s Regionale en Nationale sturing en anderzijds de scenario’s Europese CO2-sturing en Internationale sturing.

Dit verschil wordt eveneens veroorzaakt door een kleiner aanbod van elektriciteit en een grotere vraag naar elektriciteit in het Europese en Internationale scenario.

18

IP Elektriciteit en Gas (liander.nl)

46

65077 – Openbaar

Tabel 4. Aantal knelpunten op koppelstations

Scenario

Aanbodknelpunten

Vraagknelpunten

Aanbod- of vraagknelpunt

2050 Regionaal

13

7

14

2050 Nationaal

15

7

15

2050 Europees

10

8

13

2050 Internationaal

8

9

12

Figuur 25 geeft de relatieve overbelasting weer ten opzichte van de stationscapaciteit voor de vier scenario’s in 2050, waarbij de grootste overbelasting (door vraag of aanbod) is aangegeven. Alle gebruikte stationscapaciteiten zijn indicatief en zijn niet gecorrigeerd voor geplande uitbreidingen zoals die nu al voorzien zijn. Ook is er uitgegaan van een redundant systeem voor vraag- en aanbodknelpunten. Bijna alle stations zijn overbelast of zitten daar dicht tegenaan. Voor het Regionale en Nationale scenario geldt dat de piekbelasting voornamelijk wordt veroorzaakt door het grote aanbod van hernieuwbare energie. De scenario’s Europese CO2-sturing en Internationale sturing laten knelpunten zien die veroorzaakt worden door zowel vraag- als aanbod van elektriciteit.

Figuur 25. Aanbod- en vraagbelasting in 2050 op koppelstations. *De Waddeneilanden zijn aangesloten op koppelstations Dokkum en Herbayum maar zijn niet voorzien van een kleurcodering.

65077 – Openbaar

47

Een combinatie van vraag- en aanbodknelpunten op hetzelfde koppelstation komt ook voor in de scenario’s. Dit betekent dat er op verschillende momenten in het jaar een overschrijding van de piekcapaciteit plaatsvindt die veroorzaakt wordt door aanbod of vraag. Er is in dat geval sprake van een mismatch tussen vraag en aanbod. Een vraagknelpunt ontstaat immers als het aanbod kleiner is dan de vraag en de capaciteit van het koppelstation te klein is om in het schil tussen vraag en aanbod te kunnen voorzien. Tegelijkertijd kampen dezelfde koppelstations ook met aanbodknelpunten, welke ontstaan doordat het aanbod groter is dan de vraag en de capaciteit van het koppelstation kleiner is dan de benodigde transportcapaciteit. Koppelstations Dokkum, Gorredijk, Heerenveen, Lemmer, Rauwerd en Sneek zijn hiervan een voorbeelden. Koppelstations Lemmer en Marnezijl worden in alle scenario’s relatief gezien het zwaarst overbelast. Dit komt omdat het gebied dat aangesloten wordt op beide stations zeer groot is. Koppelstation Lemmer heeft in alle 2050-scenario’s voornamelijk te kampen met een overbelasting als gevolg van een grote elektriciteitsvraag uit de gebouwde omgeving. Voor koppelstation Marnezijl vormt met name teruglevering van hernieuwbare elektriciteit een groot knelpunt.

6.1.2 Middenspanning Het middenspanningsnet is zwaar belast in Fryslân. Dit vertaalt zich nu al naar vele knelpunten op middenspanningsstations en -kabels. De transportafstanden in het middenspanningsnet in Fryslân zijn lang vergeleken met andere provincies, wat betekent dat er lange middenspanningskabels aanwezig zijn. Hoe langer de kabels zijn, hoe groter de kans dat de spanning op de kabel afwijkt van de gewenste spanning. Dit wordt spanningsproblematiek genoemd. Spanningsproblemen worden veroorzaakt door een te groot aanbod van elektriciteit of een te grote vraag naar elektriciteit in combinatie met een (te) lange kabel. Bij een te groot aanbod stijgt de spanning boven de gewenste spanning en bij een te grote vraag naar elektriciteit daalt de spanning onder de gewenste spanning.19 De spanning kan pas weer op de gewenste spanning worden gebracht bij een station, waardoor lange kabels eerder kampen met spanningsproblematiek. Liander is daarom reeds gestart met een nieuw netontwerp waarin de huidige topologie van regel- en schakelstations sterk gaat veranderen. Deze nieuwe ontwerpschets wordt toekomstvast richting 2035 aangelegd. Of dit ook toekomstbestendig is voor de wereldbeelden richting 2050 is moeilijk vast te stellen. Het is namelijk nog niet mogelijk om de 2050-scenario’s met de nieuwe nettopologie door te rekenen.

Er is daarom gekozen voor een casestudie waarin een deel van het Friese middenspanningsnet (twee 20 kV-ringen in de buurt van Waskemeer) is bekeken om de toekomstbestendigheid voor het jaar 2050 te onderzoeken. Hiervoor zijn drie casussen gehanteerd die aansluiten op het scenario van het Klimaatakkoord van Liander gecombineerd met de scenario’s van de systeemstudie. De casussen hoog en laag zijn een combinatie van interne prognoses, maar met hoger en lager aanbod van elektriciteit, wat kan worden gezien als een proxy van het scenario Regionale sturing respectievelijk het scenario Internationale sturing. De drie casussen zijn: •

klimaatakkoord (midden scenario van alle ontwikkelingen)

•

casus hoog (proxy voor het Regionale scenario)

•

casus laag (proxy voor het Interationaal scenario).

De spanningsproblematiek op het laagste spanningsniveau (220 V) kan bijvoorbeeld optreden door het terugleveren van zonnepanelen op daken van woningen. Op zonnige dagen met weinig vraag naar elektriciteit wordt er veel elektriciteit teruggeleverd waardoor de spanning op het laagste spanningsniveau hoger wordt dan 220 V. De spanning mag maximaal op lopen tot 253 V. Wanneer de spanning hoger wordt dan 253 V zal de omvormer van de zonnepanelen zichzelf uitschakelen en kan er geen elektriciteit terug worden geleverd aan het net. Ook kan het voorkomen dat er teveel vraag naar elektriciteit is. In dat geval daalt de spanning onder 220 V op het laagste spanningsniveau en mag niet verder dalen dan 207 V. 19

48

65077 – Openbaar

W

W

5

5

5

5

5

5

5

5 5 s s

5

5 K

5

s s

Figuur 26. De totale belasting van de twee 20 kV-ringen in Waskemeer in het scenario voor 2035 en elk van de drie door Liânder gehânteerde scenârio’s voor 2050. In Figuur 26 wordt de totale belasting van de twee 20 kV ringen in de buurt van Waskemeer weergegeven. Het gaat hierbij niet om de belasting op een specifiek schakel- of regelstation, maar om de som van de belasting op alle schakel- en regelstations. In het scenario van het Klimaatakkoord wordt een totale piekbelasting door elektriciteitsvraag verwacht van 13 MW op alle schakel- en regelstation op deze twee 20 kV ringen in 2035. In 2050 wordt in het scenario van het Klimaatakkoord een belasting verwacht van 21 MW. Dit wil zeggen dat er nog een forse groei te verwachten is naar de vraag naar elektriciteit in de periode 2035-2050. Het aanbod van elektriciteit zorgt voor een totale belasting van 19 MW in het scenario van het Klimaatakkoord, welke groeit naar 22 MW in 2050. De groei in het aanbod van elektriciteit in de periode 2035-2050 is daardoor kleiner dan de groei van de elektriciteitsvraag. Ten opzichte van 2035 wordt er circa 20% meer belasting verwachting in 2050 volgens het scenario van het Klimaatakkoord. In de praktijk zullen er plaatselijk de nodige verzwaringen (distributieruimtes, en 20kV of 10kVnetverzwaringen) nodig zijn om deze extra belasting te accommoderen.

Wanneer de ontwikkelingen verlopen volgens het scenario Regionale sturing, dan zal het net 2050 circa 70% meer belasting moeten faciliteren dan het net dat nu gereed wordt gemaakt voor 2035. Er zullen stevige netverzwaringen nodig zijn na 2035 om deze belasting te accommoderen in dit scenario. Kortom, de problematiek in het middenspanningsnet is momenteel nijpend, maar wordt door het reeds geïnitieerde investeringsplan van Liander grotendeels verholpen tot 2035. Om en nabij 2035 kunnen er knelpunten op het Friese middenspanningsnet ontstaan. Voor de periode 2035-2050 zullen de mogelijke knelpunten afhankelijk zijn van de richting waarin de energietransitie zich beweegt.

65077 – Openbaar

49

6.1.3 Laagspanning Exacte inschattingen van de overbelasting op het laagspannings (LS)-net20 hangen sterk af van de onzekere ontwikkelingen rond zon op dak, elektrisch laden en warmtepompen in elke straat, en zijn daarom nu moeilijk te maken. Liander ziet nu al dat door de toename van zon op dak het aantal spanningsklachten op ons gehele LS-net in 2020 met 175% is gestegen ten opzichte van 2019. In alle wereldbeelden verwacht Liander dat het aantal spanningsklachten verder toeneemt door de groei van zon op dak. Vaak zijn deze spanningsklachten ook een voorbode voor toekomstige capaciteitsproblemen. Liander verwacht namelijk na 2025 (en waarschijnlijk echt in de periode 2030-2035) groeiende capaciteitsproblemen als gevolg van elektrisch laden, elektrisch koken en de warmtetransitie (warmtepompen). Bovendien zullen woningcorporaties in sommige straten de verduurzaming van hun panden grootschalig uitrollen, waardoor Liander lokaal ook al eerder capaciteitsproblemen tegen zal komen.

Problematiek in cijfers Op dit moment lopen er binnen Liander de eerste studies om deze trends met cijfers te onderbouwen, en hiermee de juiste investeringen te maken. Omdat deze studies nog in de verkennende fase zitten, en er daarom nog met relatief grote onzekerheden gewerkt wordt, is het lastig om ver in de toekomst (>2030) te kijken. Toch geven de eerste schetsen een ontluisterend beeld. Voor het jaar 2030 verwacht Liander grofweg dat in 5% tot 40% van het LS-net zal moeten worden ingegrepen. Dat kan voor Fryslân iets lager uitkomen door het landelijke karakter, maar dat hoeft niet zo te zijn. Door het landelijke karakter kunnen namelijk lokaal de LS netten lang zijn, waardoor niet alleen de maximale spanning door aanbod van elektriciteit wordt overschreden, maar ook de minimale spanning door vraag naar elektriciteit van elektrische voertuigen, elektrische boilers en warmtepompen. Hierdoor kunnen spanningsklachten ontstaan. Wel is het zo dat bij overschrijdingen van de minimale spanning minder klanten daarvan melding maken (er is geen signalering die wel aanwezig is bij zon-PV). Waar deze spanningsproblematiek optreedt is gebiedsafhankelijk.

Huidige strategie In de praktijk betekent dit dat Liander als regionale netbeheerder proactief de wijk in wil gaan. Wetende dat de uitdagingen van zowel spanningsklachten als capaciteitsproblemen in de nabije toekomst gaan spelen, is het verstandig om de LS-netten nu al toekomstbestendig te maken. Dit betekent dat Liander in de praktijk (bij reconstructie of nieuwbouw) niet simpelweg het net kan verzwaren om de spanningsproblemen van vandaag op te lossen, maar de netten moeten nu al worden uitgerust om de totale problematiek van overmorgen aan te kunnen.

6.2 Oplossen van knelpunten in het regionale distributienet In paragraaf 6.1 is de impact van de scenario’s op het distributienet van Liander beschreven. Op het middenspanningsnet is de situatie nu al nijpend. Dit geldt voor het terugleveren van elektriciteit in heel Fryslân en voor het afnemen van elektriciteit in delen van Fryslân. De knelpunten vergen daarom nu al maatregelen, waarvoor de investeringen door Liander reeds ingang zijn gezet. De scenario’s voor 2050 laten daarnaast zien dat de toenemende mate van aanbod en vraag naar elektriciteit uiteindelijk ook tot grote knelpunten leiden op de koppelstations. Het is de vraag of de huidige investeringen van Liander voor voldoende capaciteit zorgen op koppelstation in 2050. Goede monitoring van de ontwikkelingen is daarom cruciaal.

20

Bestaande uit middenspanningsruimtes en ls-kabels

65077 – Openbaar

50

Deze paragraaf bespreekt de verschillende oplossingsrichtingen van de knelpunten. Daarbij zijn twee typen oplossingsrichtingen kwantitatief geanalyseerd, te weten flexibiliteitsoplossingen en het verlaten van redundantie. Het effect van andere oplossingsrichtingen is kwalitatief beschreven. De volgende paragrafen gaan dieper in op de werking en kwantitatieve effecten van de verschillende oplossingsrichtingen. Ook zijn de oplossingsrichtingen gewaardeerd aan de hand van vier criteria. Gedetailleerde omschrijvingen van de verschillende oplossingsrichtingen zijn te vinden in Bijlage 7.

Flexibiliteitsoplossingen voor lokale energiebalans Door toename van zon- en windenergie, alsook de toename van elektrische voertuigen en (hybride)warmtepompen ontstaat er op alle niveaus van het elektriciteitsnet een mismatch tussen de vraag en het aanbod. Omdat deze mismatch in alle scenario’s groeit, en optreedt bij alle netvlakken van het elektriciteitsnet ontstaat er lokaal een sterk toegenomen transportbehoefte. Systeemflex kan een bijdrage leveren aan het beperken van de lokale transportbehoefte en tevens een bijdrage leveren aan het handhaven van de systeembalans op nationale schaal. Dit zou er niet alleen voor kunnen zorgen dat de lokale mismatch tussen vraag en aanbod kleiner wordt, maar ook dat de mismatch minder doorwerkt tot in de hogere netvlakken, waardoor bij verschillende netvlakken mogelijk ook minder verzwaringen nodig zijn. Een belangrijke oplossing voor het handhaven van de balans is flexibiliteit. Flexibiliteit betekent in deze context: de mogelijkheid om op specifieke momenten de vraag en/of aanbod naar elektriciteit te vergroten en/of verkleinen. Flexibiliteit kan een gunstig effect hebben op de belasting van het elektriciteitsnet doordat vraag en aanbod in balans worden gehouden met als gevolg dat ook de (lokale) piekbelasting wordt afgevlakt. Daarom is aan alle scenario’s voor 2050 flexibiliteit toegevoegd om de pieken van vraag en aanbod te verlagen.

In deze systeemstudie is onderscheid gemaakt tussen twee type flexibiliteitoplossingen, namelijk plaatsgebonden flexibiliteit en systeemflexibiliteit.

Plaatsgebonden flex Plaatsgebonden flexibiliteit kan de onbalans tussen vraag en aanbod verkleinen en daardoor ook zorgen voor een minder grote belasting van het elektriciteitsnet. Plaatsgebonden flexibiliteit kan zowel expliciet zijn, doormiddel van actieve aansturing, als impliciet door nieuwe type tarifering (statische/dynamische prijsprikkels), aansluitafspraken of actief beleid dat plaatsgebonden flexibiliteit stimuleert. Plaatsgebonden flexibiliteit is voornamelijk, maar niet uitsluitend, te vinden in de lager gelegen netvlakken. Binnen deze categorie vallen technologieën zoals slim laden van elektrische voertuigen en vehicle-to-grid (V2G), het gebruik van kleinschalige batterijen (wijk- en thuisbatterijen), het aftoppen van piekproductie (curtailment) van zonnepanelen en power-toheat (P2H) in combinatie met warmtebuffers. De verwachting is dat plaatsgebonden flexibiliteit de komende jaren steeds nadrukkelijker een rol zal krijgen, mits dit door het Rijk, de gemeente, provincie en netbeheerder voldoende wordt gestimuleerd/beloond en door marktpartijen mogelijk wordt gemaakt of dat de markt voor flexibiliteit dusdanig interessant is geworden dat stimulering niet meer nodig is. Gegeven deze verwachting is ervoor gekozen om plaatsgebonden flexibiliteit zowel voor de scenario’s van 2030 als 2050 mee te nemen in de doorrekeningen van de netbeheerders.

Hierbij zijn vooralsnog alleen ‘slim laden’ en thuisbatterijen meegenomen in de beschouwing. Er is nog meer potentieel om uit andere sectoren plaatsgebonden flexibiliteit ook impliciet of expliciet aan te wenden. Denk aan slim laden in de publieke transportsector en logistieke sector en slimme aansturing (demand response) bij de industrie.

65077 – Openbaar

51

Systeemflex In de 2050-scenario’s is naast plaatsgebonden flex ook systeemflex meegenomen. In de 2030-scenario’s is geen systeemflex aan de berekeningen toegevoegd, omdat de modellen van de netbeheerders hier nog niet gereed voor waren. Onder systeemflex vallen de volgende vier technieken: 1

Power-to-Gas (P2G, ook wel elektrolyse genoemd). Power-to-Gas betreft de flexibele productie van waterstof uit elektriciteit en water, waarmee tijdens aanbodpieken om extra elektriciteit wordt gevraagd.

2

Gas-to-power (G2P, elektriciteitscentrales). Gas-to-power betreft de productie van elektriciteit uit een gas, zoals methaan (bijvoorbeeld aardgas of groen gas) of waterstof, waarmee tijdens vraagpieken, extra elektriciteit wordt geleverd. Dit kan zowel een gascentrale als een brandstofcel zijn.

3

Grootschalige batterijen. Grootschalige batterijen worden ingezet om te laden tijdens aanbodpieken en te ontladen tijdens vraagpieken.

4

Curtailment. Curtailment betreft het reduceren van de opwek op piekmomenten om de piekbelasting van grote zonne- en windparken te verkleinen.

Systeemflex is in 2050 toegevoegd op het niveau van de koppelstations. De inzet van systeemflex is daarbij door TenneT modelmatig vastgesteld. De uitkomst hiervan is dat in elke van de vier scenario’s voor 2050 per koppelstation is bepaald hoeveel vermogen aan systeemflex moet worden toegevoegd om de netbalans te handhaven, en uit welk van de vier systeemflextechnieken dit moet bestaan. In het volgende kader wordt een meer gedetailleerde toelichting gegeven over de wijze waarop systeemflex is toegepast en welke disclaimers in acht moeten worden genomen voor de inzet van systeemflex.

65077 – Openbaar

Toelichting en disclaimers bij systeemflex De systeemflex is modelmatig aan de 2050-scenario’s voor Fryslân toegevoegd. Het model is tot stand gekomen uit een samenwerking tussen alle netbeheerders in het kader van de II3050-studie. Het model heeft als doel om te bepalen hoeveel systeemflex nodig is om de mismatch tussen vraag en aanbod op het niveau van de koppelstations te beperken. Daarbij wordt per koppelstation uitgegaan van de totale geaggregeerde vraag en aanbodprofielen van het gehele onderliggende elektriciteitsnet. Bij de toewijzing van systeemflex over de verschillende koppelstations in Fryslân evalueert het model ook hoe het transport van elektriciteit over het gehele transportnet van TenneT (dus zowel binnen als buiten Fryslân) zoveel als mogelijk kan worden beperkt. Om te komen tot de capaciteit en verdeling van systeemflex over de koppelstations worden globaal de volgende twee stappen doorlopen: 1

2

Ten eerste wordt per 2050-scenario en per koppelstation bepaald hoeveel capaciteit aan Power-to-Gas (P2G) en Gas-to-Power (G2P) geïnstalleerd zou moeten worden om de verwachte mismatch per koppelstation te beperken. Voor zowel P2G als G2P is door TenneT een gestandaardiseerd ‘landelijk’ profiel vastgesteld dat voor elk uur definieert op welk vermogen P2G en G2P zouden moeten draaien om de totale landelijke onbalans te minimaliseren. Vervolgens zijn de gestandaardiseerde landelijke profielen voor P2G en G2P geschaald naar het vermogen waarvoor de lokale mismatch per koppelstation zoveel als mogelijk wordt beperkt. In het bepalen van de schaalfactor is daarbij ook expliciet gekeken voor welk vermogen aan P2G/G2P per koppelstation de transporten over het gehele transportnet zoveel als mogelijk kunnen worden geminimaliseerd. Ten tweede is per 2050-scenario en per koppelstation modelmatig vastgesteld hoeveel curtailment en batterijsopslag nodig zou zijn om de mismatch tussen vraag en aanbod per koppelstation verder te beperken.

Disclaimer #1 Het benodigd vermogen en type systeemflex is gegeven per koppelstation. Dat wil echter niet zeggen dat deze technieken op dit niveau in het elektriciteitsnet dienen te worden geïmplementeerd. Doel is juist om deze technieken zoveel als mogelijk meer lokaal in het regionale elektriciteitsnet toe te passen, zodat de lokale mismatch tussen vraag en aanbod ook beter lokaal kan worden beperkt/opgelost. Disclaimer #2 In de berekeningen van de hoeveelheid systeemflex is de balanshandhaving (wettelijke taak van TenneT) als uitgangspunt genomen. Hierbij is geen rekening gehouden met gedrag van de markt. Er is dus van uitgegaan dat de systeemflex uitsluitend wordt ingezet voor deze uitgangspunten. Disclaimer #3 De standaard profielen voor P2G en G2P zijn geheel toegespitst op de levering van flexibiliteit. De verhouding tussen piekcapaciteit en vollasturen is bezien vanuit de businesscase voor dergelijke installaties wellicht niet optimaal. Techno-economische afwegingen ten aanzien van de dimensionering van de installaties i.r.t. het verdienmodel zijn dan ook niet beschouwd. Disclaimer #4 De gehanteerde modellering brengt op sommige momenten juiste een extra mismatch teweeg.

Dat wordt veroorzaakt doordat gebruik is gemaakt van de standaard belastingprofielen voor G2P en P2G, waardoor er in sommige gevallen een extra belasting wordt toegevoegd bovenop de residuele belasting. De gestandaardiseerde landelijke profielen voor P2G hadden een zeer nadelige uitwerking op de koppelstations in Fryslân. Daarom is besloten om P2G niet mee te nemen in de resultaten van Liander. Bij TenneT is P2G wel meegenomen. Feitelijk komt dat neer op de aanname dat de systeemflex-installaties aan de TenneT zijde van de koppelstations zijn geplaatst. Deze beslissing is gemaakt in samenwerking met Liander en TenneT. Disclaimer #5 Als systeemflex ingezet wordt op basis van prijsprikkels, kan dat ook op momenten de balans op het hoogspanningsnet verslechteren. Dat komt omdat de marktprikkels niet in lijn zijn met de gewenste flexibilteit. In de marktprikkels is de locatie van de elektriciteit namelijk geen factor. Hierdoor kan het gebeuren dat flexibiliteit op een andere plek geleverd wordt dan dat deze nodig is. Disclaimer #6 Systeemflex per koppelpunt wordt gemodelleerd op basis van de input van ETM. In de praktijk worden grote aansluitingen niet volledig op het Liander net verwacht, want gaat een deel direct naar het hoogspanningsnet (typisch vanaf 80 MW piek op de segmenten zonneweides, wind op land, industrie, energiecentrales).

Resultaat is dat er een mismatch is tussen de residuele vraag waarop de flexibiliteits-analyse is gebaseerd, en de residuele vraag die Liander uit de netimpact analyse krijgt.

52

65077 – Openbaar

53

Redundantie verlaten Om leveringszekerheid te kunnen garanderen zijn systemen (bijvoorbeeld transformatoren) van het elektriciteitsnet vaak redundant (dubbel) uitgevoerd. Als er een storing of onderhoud aan één van deze systemen is, kan het andere systeem de functie overnemen en zodoende elektriciteitslevering garanderen. Bij sommige stations en verbindingen is het mogelijk om de ingebouwde redundantie los te laten. Voor opname van opgewekte elektriciteit kunnen deze redundante onderdelen ingezet worden, mits het specifieke ontwerp van het station dit toelaat. Er wordt dan gesproken van het verlaten van de redundantie in het systeem. In welke mate de stationscapaciteit voor opname toeneemt, is afhankelijk van de beschikbare (reserve) trafo’s en specifieke netconfiguraties. In geval van storing of onderhoud aan het primaire systeem worden de aangesloten zonne- of windparken afgeschakeld zodat de redundante systemen hun originele rol van back-up weer kunnen vervullen. In de praktijk is het verlaten van redundantie alleen toepasbaar voor grootschalige opwek, omdat er contractuele nuances tegenover moeten staan en er afschakelmogelijkheden moeten zijn. Redundante systemen kunnen niet worden ingezet om extra capaciteit te creëren voor de levering van elektriciteit, aangezien dit de leveringszekerheid in gevaar brengt.