220211_Systeemstudie_Fryslân.pdf

Daarnaast brengt het afschakelen van de energievraag ook andere uitdagingen met zich mee, zoals verplichtingen voor levering van producten, en gaat vaak gepaard met kosten en verminderde energie-efficiëntie. Redundantie verlaten op het 220 kV-netvlak is niet toegestaan.

Netverzwaring en uitbreiding De traditionele manier om knelpunten te voorkomen, is door het net uit te breiden (nieuwe stations en verbindingen) en het net te verzwaren (verhogen capaciteit bestaande stations en verbindingen). Grote investeringen in het distributienet zijn in alle gevallen nodig, zelfs als systeemflex een grote rol gaat spelen in de toekomst. De uitdaging is om netverzwaringen door te voeren op plekken waar deze onontbeerlijk zijn, maar om ook de andere oplossingsrichtingen slim in te zetten om te voorkomen dat de opgave te groot en de kosten te hoog worden voor de netbeheerder. Dit betekent dat netverzwaring met name nuttig is op knelpunten waar vele uren in het jaar een overbelasting plaatsvindt en waar zowel vraag als aanbod de stationscapaciteit overstijgen. Systeemflex wordt in de praktijk echter nog niet ingezet. Netverzwaringen zullen daarom in de hedendaagse praktijk worden uitgevoerd, ongeacht de potentie van systeemflex. Dit komt met name vanwege de onzekerheid die systeemflex momenteel kent. De aangenomen vermogens voor systeemflex zijn erg hoog, de businesscase rekent nog niet rond, en rondom de praktische inzet van systeemflex is veel onzekerheid.

Andere oplossingsrichtingen voor de provincie Fryslân •

Hybridisering: Elektrificatie van de gebouwde omgeving leidt in veel scenario’s tot knelpunten. Door hybride warmtepompen toe te passen kan de er overgeschakeld worden naar gas als het elektriciteitsnet te zwaar wordt belast.

•

Power-to-heat in combinatie met seizoensopslag: Door overschotten van elektriciteit in de zomer te bufferen in seizoensopslagen kan het overschot van elektriciteit lokaal worden opgevangen en is er minder behoefte aan elektrificatie van de gebouwde omgeving, waardoor de impact op het elektriciteitsnet wordt verminderd.

65077 – Openbaar

•

54

Meer wind dan zon: PBL21 stelt dat een verhouding van elektriciteitsproductie (MWh/jaar) tussen wind-opland versus zon-op-land het meest optimaal is bij een verhouding van 4:1, omdat hierdoor de mismatch tussen vraag en aanbod wordt verkleind, waardoor minder verzwaringen en minder systeemflex noodzakelijk zouden zijn. Dit blijkt ook uit een MKBA-studie in opdracht van Enpuls22 waarin wordt gesteld dat een verhouding van 1:1 (zoals ook het geval in Fryslân zorgt voor hogere systeemkosten en een potentieel slechter verdienmodel voor exploitanten van zonnepanelen. Bezien vanuit het energiesysteem is het dus wenselijk om meer wind dan zonne-energie te realiseren.

•

Combineren zon en wind: Wind en zon produceren vaak op andere tijdstippen energie en zijn daarmee complementair. Bovendien wordt de totale capaciteit van een aansluiting bij opwekinstallaties voor zon (12%)23 en wind (28%) maar beperkt benut. Door beide installaties op dezelfde aansluiting te realiseren, kan efficiënter gebruik (39%) worden gemaakt van de beschikbare aansluitcapaciteit. Door zon en wind te combineren zijn minder netuitbreidingen nodig en kan er per aansluiting meer opwekvermogen geplaatst worden.

•

Geografisch vraag-aanbod bij elkaar brengen: De noodzaak om elektriciteit te transporteren kan worden beperkt door vraag en/of aanbod dichter bij elkaar te brengen. Denk bijvoorbeeld aan de laadinfrastructuur die dicht(er) bij zon- of windprojecten wordt gerealiseerd of het bij elkaar brengen van grote energievragers (datacenters, industrie in het algemeen) en grote energieopwekkers (zon/wind).

Een overzicht van alle oplossingen wordt gegeven inFiguur 27. Een toelichting van alle oplossingen wordt gegeven in Bijlage 7.

PBL, oktober 2020, Regionale Energiestrategieën, een tussentijdse analsye Enpuls, maart 2021, MKBA inpassing zon-en-wind-op-land 23 Netbeheerder Nederland. https://www.netbeheernederland.nl/_upload/Files/Netcapaciteit_60_a7ae27bf52.pdf 21 22

65077 – Openbaar

Figuur 27. Overzicht van oplossingen om knelpunten in het elektriciteitsnet te voorkomen. De vulling van de cirkels geeft aan in hoeverre dit criterium van toepassing is (vol = in hoge mate van toepassing; leeg = niet van toepassing)

55

56

65077 – Openbaar

6.3 Verminderen van knelpunten door het verlaten van redundantie en toepassen van systeemflex In deze paragraaf wordt de invloed van oplossingen die binnen het elektriciteitsnet liggen kwantitatief onderzocht.

6.3.1 Effecten van systeemflex en verlaten redundantie (N-0) Tabel 5 laat zien wat de impact is van het toevoegen van systeemflex en het verlaten van de redundantie op de knelpunten op het niveau van de koppelstations. In alle vier de scenario’s vermindert het aantal knelpunten drastisch. De impact van het verlaten van de redundantie is vooral in het scenario Regionale sturing groot. Het aantal stations waarop een knelpunt aanwezig is halveert. De impact van systeemflex is beperkt. Alleen in het Internationale scenario heeft de toepassing van systeemflex veel effect. De combinatie van systeemflex en het verlaten van redundantie heeft echter wel veel effect. Doordat er meer capaciteit beschikbaar komt voor de aanbodknelpunten op de stations als gevolg van het verlaten van redundantie en de extra curtailment die bovenop de curtailment van de plaatsgebonden flex komt -en de toepassing van grootschalige batterij waardoor de pieken van zon-PV en wind beter verspreid worden als gevolg van het toepassen van systeemflex- neemt de maximale belasting van de koppelstations af. Tabel 5. Aantal knelpunten (koppelstations) voor/na inzet van systeemflex en het verlaten van redundantie. Scenario

Aantal knelpunten zonder systeemflex en N-0

Aantal knelpunten met N-0

Aantal knelpunten met systeemflex

Aantal knelpunten met systeemflex en N-0

2050 Regionaal

14

7

7

7

2050 Nationaal

15

11

14

8

2050 Europees

13

8

12

8

2050 Internationaal

12

9

9

7

De mate waarop systeemflex wordt ingezet bepaalt onder andere hoeveel knelpunten verholpen kunnen worden. Tabel 6 laat zien welke systeemflexvermogens er verondersteld zijn. In de toelichting en disclaimer systeemflex is power-to-gas is niet meegenomen in de resultaten van doorrekening van het electriciteitsnet van Liander, omdat power-to-gas juist een negatieve uitwerking had op het aantal knelpunten. In de systeemflexmodellering wordt gestreefd naar een optimale balans op het hoogspanningsnet. Hiervoor wordt een standaardprofiel power-to-gas gehanteerd dat op koppelstationniveau niet altijd een gunstig uitwerking heeft doordat de belasting juist wordt vergroot in plaats van verminderd. Balanshandhaving op het landelijke hoogspanningsnet en lokale congestievermindering zijn namelijk twee verschillende doelen die, zoals blijkt uit deze analyse, niet hand in hand hoeven te gaan. Tabel 6. Inzet van systeemflex in Fryslân.

2050 Regionaal

2050 Nationaal

2050 Europees

2050 Internationaal

Curtailment

900 MW

1.400 MW

700 MW

600 MW

Gas-to-power (G2P)

700 MW

700 MW

900 MW

600 MW

Power-to-gas (P2G)

800 MW

1.200 MW

500 MW

300 MW

57

65077 – Openbaar

Grootschalig batterijopslag

Totaal

2050 Regionaal

2050 Nationaal

2050 Europees

2050 Internationaal

2.100 MW/

2.700 MW/

1.700 MW/

1.600 MW/

10.700 MWh

19.300 MWh

15.500 MWh

14.700 MWh

4.500 MW

6.000 MW

3.800 MW

3.100 MW

Tabel 7 geeft een overzicht bij welke koppelstations in 2050 nog sprake is van een overschrijding van het huidige geïnstalleerd vermogen na inzet van systeemflex en het verlaten van redundantie (N-0). De totale overschrijding geeft slechts een indicatie, omdat de exacte stationscapaciteit ook als indicatie is meegegeven. Of en hoeveel overbelasting er plaatsvindt, hangt af van het scenario. De tabel laat zien dat bij een aantal stations zelfs met het toepassen van systeemflex en het verlaten van de redundante er overbelasting is in alle scenario’s. Dit geldt voor de stations Dokkum, Gorredijk, Heerenveen, Lemmer, Rauwerd en Sneek. Tabel 7. Overzicht koppelstations met capaciteitsoverschrijding na inzet systeemflex en verlaten redundantie (N-0) in alle 2050-scenârio’s. #

110 kV-station

Piekbelasting zonder systeemflex en N-0

Piekbelasting met N-0

Piekbelasting met systeemflex

Piekbelasting met systeemflex en N-0

1

Bergum Centrale

88%-190%

83%-127%

85%-133%

85%-96%

2

Dokkum

169%-382%

152%-174%

116%-200%

116%-133%

3

Drachten

93%-132%

93%-115%

76%-97%

76%-97%

4

Gorredijk

206%-559%

137%-279%

108%-312%

104%-155%

5

Heerenveen

148%-200%

142%-160%

112%-142%

112%-142%

6

Herbayum

96%-178%

54%-100%

81%-127%

46%-71%

7

Leeuwarden

78%-147%

74%-97%

84%-152%

67%-100%

8

Lemmer

240%-458%

207%-396%

181%-395%

155%-341%

9

Marnezijl

108%-237%

60%-132%

153%-259%

98%-177%

10

Oosterwolde

107%-203%

53%-101%

81%-133%

40%-66%

11

Oudehaske

87%-196%

52%-98%

41%-127%

38%-63%

12

Rauwerd

195%-481%

149%-240%

114%-314%

114%-158%

13

Schenkenschans

101%-157%

101%-157%

84%-121%

84%-121%

14

Sneek

138%-216%

131%-148%

102%-120%

102%-109%

15

Wolvega

130%-314%

65%-157%

52%-188%

43%-94%

Figuur 28 geeft voor de vier scenario’s van 2050 aan waar de knelpunten zich na inzet van systeemflex bevinden.

65077 – Openbaar

58

Figuur 28. Aanbod- en vraagbelasting in 2050 op koppelstations met toepassing van systeemflex en verlaten van redundantie bij aanbodknelpunten. *De Waddeneilanden zijn aangesloten op koppelstations Dokkum en Herbayum, maar zijn niet voorzien van een kleurcodering.

6.4 Netverzwaring en andere oplossingen voor knelpunten in het elektriciteitsnet Netuitbreiding en netverzwaring Op basis van Tabel 7 is duidelijk dat er, afhankelijk van het scenario, nog maximaal acht koppelstations zijn die ondanks de inzet van systeemflex en het verlaten van de redundantie nog steeds een knelpunt vormen. Voor die koppelstations is het dan ook noodzakelijk om de capaciteit uit te breiden of een nieuw station te realiseren. Met het oplossen van de knelpunten op de koppelstations zijn niet altijd de problemen in het elektriciteitsnet verholpen. In het boven- (TenneT) en ondergelegen net (midden- en laagspanning) kunnen zich nog steeds problemen voordoen. Tabel 8 geeft per scenario een overzicht van de benodigde uitbreidingen en/of nieuw te realiseren koppelstations. Hierbij is rekening gehouden met de mogelijkheden om bestaande koppelstations nog uit te breiden. Indien dit niet mogelijk is, wordt gekozen voor nieuwbouw.

59

65077 – Openbaar

Tabel 8. Overzicht netuitbreiding en verzwaring nadat het verlaten van de redundantie en systeemflex zijn toegepast. Er is uitsluitend gekeken naar de mogelijke verzwaring van stations waarbij de capaciteit met meer dan 110% wordt overbelast. Door stations met een belasting tussen de 100%-110% thermisch over te belasten kan mogelijk 110% van de capaciteit geaccommodeerd worden op het station. Hier wijkt Tabel 7 af van Tabel 8.

Scenario

Uitbreidingen koppelstations 80 MVA

Uitbreidingen koppelstations 240 MVA

Nieuwbouw koppelstations 80 MVA

Nieuwbouw koppelstations 160 MVA

2050 Regionaal

0

0

5

0

2050 Nationaal

0

0

5

1

2050 Europees

0

0

7

0

2050 Internationaal

0

0

6

0

6.5 Waddeneilanden Fryslân onderscheidt zich ten opzichte van andere provincies door de aanwezigheid van vier van de vijf Waddeneilanden. Op de Waddeneilanden zijn geen koppelstations aanwezig, maar wel schakel- en regelstations. De schakel- en regelstations maken onderdeel uit van het middenspanningsnet, maar deze maken geen deel uit van het nieuwe netontwerp op het middenspanningsnet. Daarom is voor de Waddeneilanden wel onderzocht welke impact de scenario’s op deze schakel- en regelstations hebben. De regelstations op Vlieland en Terschelling zijn aangesloten op koppelstation Herbayum, het regelstation op Ameland en het schakelstation op Schiermonnikoog zijn aangesloten op koppelstation Dokkum. Liander heeft voor de Friese Waddeneilanden een intern programma om de ontwikkelingen op de eilanden nauw in de gaten te houden en de waddengemeenten te helpen met hun verduurzaming, waarbij het doel is om te verduurzamen zonder nieuwe wadkabels te hoeven aanleggen in verband met de ecologische impact en de kosten. Dat lukt niet in alle gevallen; voor Ameland is een nieuwe wadkabel nodig door de verduurzaming van het eiland. In 2050 is een groot deel van de schakel- en regelstations op de Waddeneilanden overbelast. De oorzaak is divers. In het scenario Nationale sturing is het aanbod van elektriciteit vaak de oorzaak.

De vraag is in hoeverre realisatie van de aangenomen hoeveelheid opwek van hernieuwbare energie realistisch is, aangezien er mogelijk aanvullende restricties kunnen zijn vanwege het oppervlak dat wordt beslagen door Natura 2000 gebieden. Het Regionale, Europese en Internationale scenario laten voornamelijk knelpunten zien die veroorzaakt worden door de vraag naar elektriciteit. De grote elektriciteitsvraag komt vanuit de gebouwde omgeving als gevolg van elektrificatie om de CO2-emissie te reduceren. Het schakelstation op Schiermonnikoog lijkt in de scenario’s voldoende capaciteit te hebben om vraag en aanbod van elektriciteit te accommoderen. Alleen in het scenario Nationale sturing is het schakelstation op Schiermonnikoog overbelast in 2050. Zoals eerder genoemd zijn de aannames van de waarden voor hernieuwbare opwek in dit scenario ambitieus en is er geen onderzoek gedaan naar mogelijke spanningsproblematiek. De knelpunten als gevolg elektriciteitsaanbod zouden verholpen kunnen worden door het redundante-systeem te verlaten. Door inzet van het reservenet komt er immers extra capaciteit vrij. Voor vraagknelpunten is dit niet mogelijk en zal de oplossing voornamelijk gezocht moeten worden in het voorkomen van piekbelasting. Dit betekent het stimuleren van een ander verwarmingsprofiel voor warmtepompen in de gebouwde omgeving en het toepassen van batterijen.

65077 – Openbaar

60

Figuur 29. Aanbod- en vraagbelasting in 2050 op de schakel- en regelstations op de Waddeneilanden. Op de schakel- en regelstations is geen systeemflex of verlaten van de redundantie toegepast.

65077 – Openbaar

61

7. De scenario’s en het landelijke hoogspanningsnet 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.

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

•

Voor de doorrekening van TenneT is uitgegaan van de netsituatie in 2025 inclusief geplande uitbreidingen. Deze situatie lijkt sterk op de huidige situatie, omdat grote aanpassingen aan het hoogspanningsnet in Fryslân pas na 2025 plaatsvinden. In de scenario’s Nationale en Europese sturing is een modernisering van de Bergumcentrale verondersteld. Het effect van de Bergumcentrale is meegenomen in de scenario’s, maar buiten de doorrekeningen van de netbeheerders gelaten, omdat deze als een ‘systeemflex’-component in de doorrekeningen is meegenomen (als Gas-to-Power).

7.1 Knelpunten in het hoogspanningsnet Een knelpunt in het elektriciteitsnet wordt gedefinieerd als station of verbinding waarbij gedurende het jaar een overschrijding van de maximale capaciteit plaatsvindt. Hierdoor kan op deze momenten niet alle gevraagde elektriciteit geleverd worden, of kan niet alle aangeboden elektriciteit opgenomen worden. In de doorrekening van TenneT is per station en verbinding voor elk uur van het jaar de gevraagde en aangeboden hoeveelheid elektriciteit bepaald. Vervolgens is gekeken naar de verwachte belasting van de verbindingen en transformatoren ten tijden van een storing. Hierbij wordt gekeken naar de hoogte en het aantal uren van de overbelasting. Hierbij is uitsluitend gekeken naar het 110 kV-net inclusief de transformatoren naar het 220 kV-net. In deze rapportage wordt gewerkt met piekvermogens en overschrijdingen: op jaarbasis wordt gekeken naar het hoogste vermogen dat het Friese hoogspanningsnet te verwerken krijgt ten opzichte van de capaciteit. Het net in Fryslân wordt de komende jaren aangepast om de energietransitie te faciliteren. Over de hoeveelheid duurzame opwek en de locatie bestaat onzekerheid. Daarom zijn in de systeemstudie alleen projecten die zich momenteel in de realisatiefase bevinden meegenomen, omdat deze een hoge mate van zekerheid hebben.

Projecten in de studiefase zijn niet meegenomen, omdat doorgang van deze projecten nog niet zeker is. Het hoogspanningsnet van TenneT moet altijd in staat zijn om elektriciteit te transporteren. Het uitvallen van een of enkele componenten van het hoogspanningsnet, zoals bijvoorbeeld een kabel, mag niet leiden tot een onderbreking bij de klanten. De stroom zal automatisch een andere route nemen om de energievoorziening van de klanten te garanderen. Bij een enkelvoudige storing mogen deze andere routes niet overbelast raken volgens de Netcode. TenneT maakt daarom onderscheid tussen drie situaties waar in typen knelpunten kunnen optreden: •

N-0. overbelasting zonder storing. In deze situatie is het hoogspanningsnet in regulier bedrijf waarbij, ondanks dat er geen storingen zijn, toch transformatoren en verbindingen overbelast raken. Daarom wordt dit als een zeer zwaar knelpunt beschouwd. De normale transportcapaciteit kan worden benut.

•

N-1: overbelasting met een enkele storing. In de situatie zonder storingen zijn er geen overbelastingen. Maar als ergens in Fryslân een storing optreedt, kunnen transformatoren en verbindingen overbelast raken. In deze situatie is de transportcapaciteit van het hoogspanningsnet verminderd, doordat er ergens in Fryslân een storing optreedt.

65077 – Openbaar

•

62

N-2: overbelasting tijdens een storing bij gepland onderhoud. Volgens de Netcode moet het transport aan klanten ook gegarandeerd kunnen worden in geval van een storing tijdens onderhoud. Door onderhoud te plannen in periodes met weinig opwek, kan dit gegarandeerd worden. Indien er geen periodes meer zijn om onderhoud te plannen, wordt over een N-2 knelpunt gesproken. In deze situatie is de transportcapaciteit van het hoogspanningsnet verminderd, doordat er gepland onderhoud plaatsvindt. Dit onderhoud is zodanig gepland dat de impact op de transportcapaciteit minimaal is.

In Figuur 30 wordt het aantal knelpunten per situatie en scenario weergegeven. De meeste knelpunten treden op in de N-1-situatie en de minste knelpunten treden in de N-0-situatie. Ondanks dat er veel knelpunten zijn in de N1-situatie, zijn er maar weinig knelpunten in de N-2-situatie. Dit komt omdat de knelpunten vaak veroorzaakt worden door zon-opwek. In de winter produceren zonnepanelen veel minder. Hierdoor ontstaan er mogelijkheden voor onderhoud in de winter. Er is een aantal knelpunten dat een lichte overschrijding kent van de maximale transportcapaciteit, of slechts een klein aantal uur per jaar een overschrijding kent van de maximale capaciteit. In Figuur 30 is daarom tevens gekeken naar het aantal knelpunten waarbij de overschrijding meer dan 110% van de transportcapaciteit is en waarbij de overschrijding meer dan 100 uur per jaar optreedt. Het aantal knelpunten in de N-1 situatie daalt hierdoor sterk. In de N-0- en N-2-situatie heeft dit nauwelijks effect. Door te onderzoeken of het mogelijk is om deze niet frequente pieken te voorkomen, hoeft netverzwaring niet altijd noodzakelijk te zijn. De meeste knelpunten die in het Nationale scenario naar voren komen, treden ook in de overige scenario’s op. De oorzaak hiervan is het grote aanbod van elektriciteit door zon-PV en windenergie, terwijl er weinig gelijktijdige elektriciteitsvraag is.

Bij de overige scenario’s worden ook bijna alle knelpunten veroorzaakt door teruglevering aan het elektriciteitsnet. De knelpunten bij Bergum en Drachten worden echter veroorzaakt door een toenemende vraag. Deze stations worden zwaarder belast door elektrificatie in de gebouwde omgeving en industrie. Het Regionale scenario bevat meer zon-opwek dan alle andere scenario’s. In dit scenario komen echter niet de meeste knelpunten voor. In het Nationale en Europese scenario komen meer knelpunten voor. In beide scenario’s staat meer wind op land opgesteld en is er een gunstigere verhouding tussen zonne- en windenergie voor het elektriciteitsnet. Dit lijkt tegenstrijdig maar door te toepassing van curtailment bij de zonneparken zijn de opwekpieken aanmerkelijk lager zijn in het Regionale scenario.

65077 – Openbaar

63

Figuur 30. Aanbod- en vraagbelasting in 2030 op de koppelstations van TenneT. In Figuur 31 wordt de topologie van het Friese hoogspanningsnet schematisch weergeven en zijn knelpunten bij stations en verbindingen ingetekend. In alle 2050-scenario’s neemt het aantal knelpunten toe. In alle situaties is systeemflexibiliteit meegenomen. Er treden in het 2030 knelpunten in het scenario op, op stations Bergum en Oudehaske in de N-0- of N-1-situatie. Het is zorgelijker wanneer er een knelpunt optreedt in de N-0-situatie, omdat in deze situatie gerekend wordt met de grootste transportcapaciteit in het hoogspanningsnet. Daarnaast is in alle scenario’s sprake van een knelpunt op de verbinding naar Oosterwolde.

64

65077 – Openbaar

5

5

s

s

5

5

s s

s

Figuur 31. Knelpunten op de stations en verbindingen van TenneT voor de scenario’s met systeemflex. Bij rood gekleurde stations of verbindingen treedt een knelpunt op in de N-0-situatie. Bij geel gekleurde stations of verbindingen treedt een knelpunt op in de N-1-situatie.

7.1.1 Effect van plaatsgebonden en systeemflex Het toevoegen van plaatsgebonden en systeemflexibiliteit leidt tot minder knelpunten op het hoogspanningsnet in Fryslân. Dit wordt geïllustreerd door Figuur 32, waarin het scenario Regionale sturing zonder plaatsgebonden flex en systeemflex is vergeleken met het scenario Regionale sturing inclusief plaatsgebonden flex en systeemflex. De vergelijking is voor alle scenario’s gemaakt, maar hier is alleen het scenario Regionale sturing beschreven omdat de resultaten in grote lijnen overeen komen. Op een groot aantal verbindingen en een aantal stations kunnen knelpunten verminderd of voorkomen worden. Door het toevoegen van plaatsgebonden flex en systeemflex is netverzwaring niet altijd noodzakelijk, waardoor mogelijk kosteninefficiënte investeringen kunnen worden vermeden.

65077 – Openbaar

65

Op het landelijke hoogspanningsnet leidt de toevoeging van systeemflex tot een beter gebalanceerd elektriciteitsnet. Op het regionale net kan het echter ook juist voor knelpunten zorgen. Voornamelijk door de toevoeging van power-to-gas, waarbij het landelijke profiel soms voor een grote elektriciteitsvraag zorgt, ontstaat een knelpunt. Een betere afstemming van de profielen aan de lokale behoefte van flexibiliteit, zoals wél is gemodelleerd voor batterijen, zal dit probleem deels verhelpen. Anderzijds kan de systeemflex ook op het TenneT netvlak worden ingezet, zodat het niet voor knelpunten op het regionale net zorgt.

Figuur 32. Impact van systeemflex op de hoogspanningsnet in Regionale scenario.

7.2 Oplossingsrichtingen voor het hoogspanningsnet Voor het hoogspanningsnet zijn vier oplossingsrichtingen geïdentificeerd. Deze oplossingsrichtingen sluiten elkaar niet uit en kunnen tegelijkertijd worden ingezet. Het is waarschijnlijk dat een combinatie van de vier oplossingsrichting leidt tot een optimale aanpak om knelpunten in het Friese hoogspanningsnet te voorkomen. •

Toevoegen van (systeem)flex. Door systeemflex toe te voegen aan het energiesysteem kan de balans op het hoogspanningsnet beter worden bewaakt doordat transporten worden geminimaliseerd. Het gaat hierbij om de balans op het landelijke hoogspanningsnet. Op lokaal niveau kan systeemflex daardoor juist tot meer knelpunten leiden.

•

Redispatch: Veel knelpunten ontstaan enkele uren per jaar (<100 uur) met een lage overschrijding (<110%). Door redispatch toe te passen kunnen deze knelpunten worden voorkomen zonder dat aanpassingen verricht te hoeven worden aan het elektriciteitsnet. Bij redispatch worden elektriciteitsproducten in regio A gevraagd om minder te produceren, terwijl in regio B elektriciteitsproducenten juist gevraagd worden om meer te produceren om zodoende overbelasting van de transportcapaciteit op te lossen, dan wel te voorkomen. Dit proces is kostbaar omdat elektriciteitsproducenten een vergoeding eisen voor het op- en afregelen. De afgelopen jaren zijn de kosten van redispatch fors gestegen, waardoor redispatch alleen een goede oplossing biedt voor knelpunten die niet frequent optreden24.

•

Verlaten van de redundantie. Het verlaten van de redundantie zorgt voor een hogere transportcapaciteit. Tegelijkertijd neemt de betrouwbaarheid van het hoogspanningsnet af. Het verlaten van de redundantie wordt daarom alleen toegepast bij knelpunten veroorzaakt door het aanbod van elektriciteit. Hiermee wordt de leveringszekerheid niet verlaagd. Dit mag echter niet toegepast worden op de transformatoren naar het 220 kV-net.

24

https://energeia.nl/energeia-artikel/40092008/kosten-voor-filebestrijding-op-het-net-blijven-toenemen-voor-TenneT

66

65077 – Openbaar

•

Netverzwaring. Door het net te verzwaren neemt de transportcapaciteit toe. De kosten hiervan zijn hoog en de doorlooptijd van netverzwaring is lang. Netverzwaring moet daarom alleen toegepast worden bij knelpunten die frequent optreden, zodat het verzwaren van het net doelmatig is en uitsluitend wordt uitgevoerd om enkele pieken per jaar te accommoderen. Daarnaast kunnen niet alle stations en verbindingen oneindig worden uitgebreid. In sommige gevallen zal een nieuw station gebouwd moeten worden om netverzwaring mogelijk te maken. Het kiezen van een strategische locatie van een nieuw station is belangrijk om kostenefficiëntie investeringsbeslissingen te maken. Dit kan bijvoorbeeld door nieuwe stations te bouwen op locaties met een groot aanbod van en vraag naar elektriciteit. Tabel 9 geeft een overzicht van mogelijke netverzwaringen voor de knelpunten in het hoogspanningsnet. Hierbij is aangenomen dat alle verbindingsknelpunten opgelost worden door kabels bij te leggen waarbij niet gekeken wordt naar de effecten van de nieuwe kabels op overige knelpunten. Verdere optimalisatie van de oplossingsrichtingen is dus mogelijk; er kan gekeken worden naar het opwaarderen van de bestaande hoogspanningslijnen, het beter sturen van de vermogens in het net door het plaatsen van dwarsregeltransformatoren of het verlaten van de redundantie.

Tabel 9. Specifieke netverzwaringen voor knelpunten

Scenario

Netverzwaringsoplossingen

2030

• • •

Transformator bijplaatsen bij Bergum Transformator bijplaatsen bij Oudehaske Oosterwolde met vier circuits aansluiten

2050 Regionaal

• • • • • • • •

Transformator bijplaatsen bij Bergum Transformator bijplaatsen bij Oudehaske Transformator bijplaatsen bij Louwsmeer Oosterwolde met vier circuits aansluiten Spoel installeren Rauwerd-Bolsward Kabel Bergum-Drachten Kabel Oudehaske-Lemmer Kabel Herbayum-Louwsmeer

2050 Nationaal

• • • • • • • • • • •

Transformator bijplaatsen bij Bergum Transformator bijplaatsen bij Oudehaske Transformator bijplaatsen bij Louwsmeer Oosterwolde met vier circuits aansluiten Kabel Bergum-Drachten Twee kabels Oudehaske-Lemmer Kabel Herbayum-Louwsmeer Kabel Louwsmeer-Rauwerd Kabel Rauwerd-Bolsward Kabel Oudehaske-Oosterwolde Tweede 110 kV station Oudehaske incl. twee transformatoren

2050 Europees

• • • • • • • • •

Transformator bijplaatsen bij Bergum Transformator bijplaatsen bij Oudehaske Transformator bijplaatsen bij Louwsmeer Oosterwolde met vier circuits aansluiten Spoel installeren Rauwerd-Bolsward Kabel Bergum-Drachten Twee kabels Oudehaske-Lemmer Kabel Herbayum-Louwsmeer Kabel Louwsmeer-Rauwerd

67

65077 – Openbaar

Scenario

Netverzwaringsoplossingen

2050 Internationaal

• • • • •

Transformator bijplaatsen bij Bergum Oosterwolde met vier circuits aansluiten Spoel installeren Rauwerd-Bolsward Kabel Bergum-Drachten Kabel Oudehaske-Lemmer

65077 – Openbaar

68

8. De scenario’s en de gasnetten In dit hoofdstuk wordt de impact van de energietransitie op de gasnetten beschouwd.

8.1 Samenvatting inzichten gasnetten Het gasnet is grofweg in te delen in drie typen netten: hoofdtransportleidingnet (HTL), regionale transportleidingnet (RTL) en de regionale distributienetten. In het algemeen zijn geen grote knelpunten te verwachten in de Friese gasnetten. Er kunnen wel specifieke knelpunten ontstaan als gevolg van de energietransitie op de korte en lange termijn. Dit zijn: toekomstige knelpunten door de productie van groen gas, de inzet van methaan en waterstof in regionale netten en de gaslevering aan de Bergumcentrale. Deze specifieke knelpunten zijn een andere orde van grootte dan de knelpunten in de elektriciteitsnetten en zijn daarom goed oplosbaar. Voor de toekomstige knelpunten door de groengasproductie zijn twee oplossingsrichting bedacht. Ten eerste kunnen de huidige lokale gasnetten verknoopt worden. Hierdoor ontstaat een groter afzetgebied voor de groengasproductie en wordt de kans op een overschrijding van de capaciteit kleiner. Ten tweede kunnen er boosters geplaatst worden waarmee het geproduceerde groene gas wordt ingevoerd in een gasnet met een grote transportcapaciteit, bijvoorbeeld in het RTL. Het RTL heeft een grotere capaciteit en kan daarmee meer groen gas transporteren. Het verdelingsvraagstuk dat ontstaat door gelijktijdige inzet van methaan en waterstof in het huidige gasnet heeft geen duidelijke oplossingsrichting.

Dit komt omdat er veel onzekerheid is over in welke sector en op welke locatie een toekomstige vraag naar waterstof zal ontstaan. Bovendien houdt de nettopologie geen rekening met sectoren. Voor gasnetten moet geredeneerd worden vanuit gebieden. Als er waterstof in een bepaald gebied ingezet zal worden moet een (groot) deel van de afnemers in dat gebied overschakelen van methaan naar waterstof (ongeacht de sector). Hier zullen niet alle afnemers altijd achter staan. Een mogelijke oplossingsrichting is om de huidige gasnetten ‘op te knippen’. Dat houdt in dat verbindingen op bepaalde plaatsen open worden gezet. Om tot dit soort oplossingen te komen is regie nodig. Daarom is het van belang dat overheden en netbeheerders samenwerken en dat de (landelijke) overheid regie voert.

8.2 Knelpunten in de gasnetten Toekomstige knelpunten door groene methaan productie In de provincie Fryslân vindt veel veeteelt plaats. Hierdoor is er een grote (natte) biomassapotentie, welke ingezet zou kunnen worden voor de productie van groene methaan. Groengasproductie vindt het gehele jaar plaats. Dit betekent dat invoeding van groen gas in het gasnet een vlak profiel kent. De vraag naar methaan is echter niet constant. In de winter is de vraag naar methaan groter vanwege een grotere warmtevraag afkomstig uit de gebouwde omgeving. Gedurende de zomerperiode is de warmtevraag juist gering. Het aanbod van groen gas overstijgt in dat geval mogelijk de vraag naar methaan, waardoor knelpunten kunnen ontstaan. Waar deze knelpunten ontstaan is afhankelijk van de locaties waar productie groene methaan zal plaatsvinden in de toekomst. In Figuur 33 wordt een overzicht gegeven van de biogaspotentie in Nederland. Door de concentratie methaan te verhogen en de concentratie koolstofdioxide te verlagen ontstaat groen gas. Dit proces wordt ook wel opwaarderen genoemd. De biogaspotentie geeft daardoor een goede indicatie van de hoeveelheid groen gas dat geproduceerd zou kunnen worden. In Figuur 33 is te zien dat de potentie erg groot is ten opzichte van andere regio’s in Nederland, waardoor er mogelijk lokale knelpunten kunnen ontstaan.

65077 – Openbaar

Figuur 33. Biogaspotentie in Nederland.

69

65077 – Openbaar

70

Inzet van methaan en waterstof De energietransitie kenmerkt zich onder andere door diversificatie in energiedragers. Momenteel bestaan er meerdere kwaliteiten methaan in de netten van GTS. In de gasnetten van de regionale netbeheerders wordt echter maar één kwaliteit gebruikt. Door opkomst van waterstof en de mogelijke inzet hiervan in verschillende sectoren ontstaat een complex vraagstuk. Hoewel het mengen van waterstof en methaan mogelijk is, is dit op de lange termijn niet wenselijk. Het heeft de voorkeur om één soort gas te transporteren door de netten; zuiver methaan en waterstof hebben voor veel gebruikers meerwaarde boven het gebruik va een mengsel van variërende samenstelling Een dubbele gasinfrastructuur zou vereist zijn om zowel waterstof als methaan op regionaal te distribueren. Aanleg van een dubbele gasinfrastructuur is, onder andere vanwege de teruglopende vraag naar methaan, niet kostenefficiënt.

Figuur 34. Finale vraag naar methaan en waterstof per sector. De vraag door elektriciteits- en warmteproductie maakt geen onderdeel uit van de finale energievraag.

71

65077 – Openbaar

Figuur 34 geeft de vraag naar methaan en waterstof per sector weer. Momenteel is er geen vraag naar waterstof. Richting 2030 zal er een

Theoretische casus: gevolg waterstof op waddeneilanden

geringe waterstofvraag ontstaan in de industrie en mobiliteit. Een stijgende vraag naar waterstof is pas op de lange termijn te verwachten, als ook de distributie beter mogelijk is. In het scenario

De verduurzamingsplannen van de

Regionale sturing is de vraag naar waterstof

Waddeneilanden kunnen grote invloed hebben

relatief beperkt. In met name het scenario

op de toekomstige inzet van de gas- en

Europese CO2-sturing en het scenario

waterstofnetten. Momenteel zijn de

Internationale sturing is de vraag groot

Waddeneilanden via regionale transportleidingen

vergeleken met 2030. Ook komt de vraag naar

van GTS verbonden met het vasteland. Dit

waterstof vanuit verschillende sectoren wat de

betekent dat er slechts één type gas aan elk

distributie complexer maakt.

Waddeneiland geleverd kan worden als er geen nieuwe gasleidingen worden aangelegd. Het

Voor de mobiliteitssector is de distributie van

overgaan van één of meerdere Waddeneilanden

waterstof eenvoudig te realiseren via tankwagens.

op waterstof kan een grote impact hebben op

De industrie is over het algemeen

inzet van de gasnetten in Fryslân. Figuur 35 laat

geconcentreerd en heeft vaak een grote

zien dat een verbinding via bestaande RTL-

waterstofvraag per aansluiting, waardoor een

leidingen met de waterstofbackbone in principe

fijnmazig netwerk niet noodzakelijk is. Voor de

wel mogelijk is, maar het wordt ook duidelijk dat

gebouwde omgeving is dit echter wel het

gebruikers langs de betreffende aansluitroutes

noodzakelijk. In de landbouwsector wordt

dan mogelijk omgezet moeten worden naar

vooralsnog in geen enkel scenario waterstof

waterstof. Daarnaast blijft de vraag naar

gebruikt. Dit betekent dat in gebieden met

transportcapaciteit voor methaan groot, vanwege

weinig woningen en utiliteiten waarschijnlijk

de aanwezige glastuinbouw rondom Sexbierum

methaan als energiedrager gebruikt zal worden

en Berlikum en de grote groengaspotentie.

naast elektriciteit en warmte. Het toepassen van

Hierdoor ontstaat een lastig verdelingsvraagstuk,

WKK’s in de glastuinbouw zorgt voor een vraag

dat door netbeheerders, overheden en bedrijven

naar gassen. Dit kan enerzijds waterstof en

gezamenlijk moet worden opgelost.

anderzijds methaan betreffen. In de praktijk zal de voorkeur uitgaan naar groen gas, omdat dit duurzaam is en kort cyclische CO2 uitstoot wat gebruikt kan worden in de kassen. In de scenario’s is rekening gehouden met de complexiteit. Dit is met name het geval binnen het scenario Europese CO2-sturing, waar zowel waterstof als methaan worden ingezet in vrijwel alle sectoren en de totale vraag naar beide gassen vrijwel gelijk is. Dit betekent dat beide energiedragers gedistribueerd moeten worden in een fijnmazig netwerk. Aangezien een dubbele gasinfrastructuur niet wenselijk is op regionaal niveau zal er een verdelingsvraagstuk ontstaan. In Fryslân is deze verdelingspuzzel extra complex omdat de regio een hoge groene

Figuur 35: De impact van een waterstofleiding tussen de één of meerdere Waddeneilanden en de waterstofbackbone op de gasnetten in Fryslân.

methaanpotentie heeft. Dit betekent er methaannetten beschikbaar moeten zijn voor het transport hiervan naar regio’s waarin deze de groene methaan verbruikt kan worden.

65077 – Openbaar

72

Levering aan de Bergumcentrale Momenteel staat in Bergum een kleine operationele elektriciteitscentrale. Deze elektriciteitscentrale is relatief oud en niet meer zo efficiënt als nieuwere elektriciteitscentrales. De Bergumcentrale wordt daarom alleen ingezet als er een grote vraag naar elektriciteit is. Door de energietransitie neemt het aandeel hernieuwbare elektriciteit in de elektriciteitsmix toe. Het aanbod van elektriciteit wordt hierdoor volatieler. Een gevolg is dat de behoefte aan back-upcapaciteit toeneemt, doordat er leveringszekerheid in het energiesysteem moet worden ingebouwd. Deze behoefte zou er voor kunnen zorgen dat er op een aantal strategische locaties nieuwe en grotere elektriciteitscentrales worden gerealiseerd. De huidige locatie van de Bergumcentrale is een voorbeeld van een strategische locatie omdat er zowel een goede elektriciteits- als gasinfrastructuur aanwezig is. In het scenario Nationale sturing en het scenario Europese CO2-sturing zijn daarom grote elektriciteitscentrales verondersteld die een grote gasbehoefte hebben. Deze centrales zouden vanwege hun grote gasbehoefte voor knelpunten in de gasleiding naar Holwerd kunnen zorgen. Eenzelfde aanname is gedaan in alle landelijke II3050 scenario’s. De impact van elektriciteitscentrales is goed zichtbaar in Figuur 36 en Figuur 37.

In de landelijke II3050 scenario’s is in alle scenario’s een elektriciteitscentrale in Bergum verondersteld. In het Regionale, Nationale en Internationale scenario is dit een elektriciteitscentrale op waterstof, waardoor een knelpunt ontstaat in de gasleiding richting Holwerd. In het scenario Europese CO2-sturing is dit een centrale op (groen) gas met carbon capture and storage en ontstaat er een knelpunt tussen Norg en Opsterland.

Figuur 36. Belasting methaannetten op basis van mogelijk toekomstige netconfiguratie GTS in de landelijke II3050 scenârio’s

65077 – Openbaar

73

Figuur 37. Belasting waterstofnetten op basis van mogelijk toekomstige netconfiguratie GTS in de landelijke II3050 scenârio’s

8.3 Overzicht oplossingsrichtingen In deze paragraaf worden de oplossingen voor de verschillende typen knelpunten besproken. Dit zijn het verknopen van gasnetten en het plaatsen van boosters, die knelpunten als gevolg van decentrale groensgasproductie kunnen voorkomen, en het opknippen van gassennetten, zodat zowel waterstof als methaan getransporteerd en gedisitribueerd kunnen worden door middel van de huidige gasinfrastructuur.

Verhogen transportsnelheid – vraag- en aanbodknelpunten Door de transportsnelheid in gasleidingen te verhogen kan een groter volume gas getransporteerd worden per tijdseenheid, waardoor zowel aanbod als vraagknelpunten opgelost kunnen worden. De energiedichtheid per volume-eenheid van methaan is circa drie keer zo groot als die van waterstof. Dit bekent dat er driemaal zoveel waterstof in volume getransporteerd moet worden om een gelijke hoeveelheid energie te leveren. Door de transportsnelheid te verhogen van circa 10 meter per seconde naar 30 meter per seconde zou dit probleem opgelost kunnen worden. Onderzoek van DNV-GL toont aan dat het verhogen van de transportsnelheden van waterstof in GTS-leidingen mogelijk is. Hiermee is de verwachting dat het transporteren van waterstof door gasleidingen kan, maar dat dit extra onderzoek vergt om dit definitief vast te kunnen stellen.25 Naar verwachting wordt het verhogen van de transportsnelheid de standaard bij waterstoftransport ,omdat hiermee het drukregime gelijk kan blijven aan de huidige situatie.

Drukverlaging – aanbodknelpunten Door de druk in het gasnet te verlagen wordt extra bufferruimte gecreëerd in het net. Op momenten dat het aanbod van methaan de vraag overschrijdt, kan er meer methaan ingevoed worden in het gasnet. Hierbij mag de minimale druk niet lager worden dan de contractueel afgesproken minimale druk bij de afnemers. Drukverlaging is een tijdelijke operationele maatregel en kan niet structureel worden toegepast.

25

DNV-GL (2017). Verkenning waterstofinfrastructuur.

65077 – Openbaar

74

Koppelen gasnetten – vraag- en aanbodknelpunten De maximale capaciteit van lokale gasnetten wordt overschreden wanneer het aanbod van groen gas een langere periode de lokale vraag naar methaan overstijgt. Door gasnetten te verknopen (groter te maken) wordt het afzetgebied van lokale gasnetten vergroot. In feite wordt hiermee de kans vergroot dat het geproduceerde groene gas gelijktijdig wordt afgenomen.

Plaatsen boosters – aanbodknelpunten In dunbevolkte gebieden met veel landbouw kan een situatie ontstaan waarin er structureel meer groen gas wordt geproduceerd dan wordt afgenomen. In een dergelijke situatie zal het groene gas ingevoed moeten worden in een hoger gelegen netvlak. In hogere netvlakken wordt echter een hogere druk gehanteerd. Om dit te drukverschil te slechten kunnen boosters worden ingezet. Deze boosters verhogen de druk tot een gelijke druk als in het hogere netvlak van toepassing is. In de praktijk wordt groen gas in het 8 bar of lagere druk netvlak van Liander ingevoed. Bij een overproductie aan groen gas kan dit worden ingevoed in het RTL van GTS dat operationeel is op drukken tot 40 bar.

Knippen in de gasnetten – verdelingsvraagstuk De inzet van waterstof en methaan is mogelijk op verschillende manieren. Ten eerste kunnen beide energiedragers gemengd worden. Deze oplossing is op de lange termijn niet wenselijk en ook niet overal mogelijk omdat sommige gebruikers (met name gasmotoren) geen mengsels met hoge concentraties waterstof aankunnen. Bovendien zal het procentueel bijmengen van waterstof, door de lagere energieinhoud per volume, een relatief beperkte oplossing bieden om CO2 te reduceren. Een tweede optie is het aanleggen van een dubbele gasinfrastructuur, maar dit is in het distributienet niet kostenefficiënt. De laatste optie is het opknippen van de gasnetten, het verwijderen of dichtzetten van verbindingsleidingen en of koppelstukken. Deze optie wordt gezien als meest realistisch. Door de gasnetten op te knippen, zie voorbeeld Figuur 38, ontstaan separate netten voor waterstof en methaan. Per regio/deelgebied wordt maar één gasvormige energiedrager gebruikt. De uitwerking in de praktijk is afhankelijk van de nettopologie van zowel de distributienetten als het RTL van GTS en van de manier waarop het huidige gasnet geknipt wordt.

65077 – Openbaar

75

Figuur 38: Het knippen van gasnetten In Figuur 38 worden twee voorbeelden gegeven van het knippen in de gasnetten. In het voorbeeld aan de linkerzijde wordt geknipt in het RTL van GTS. Dit betekent dat er op een hoger niveau in het gasnet bepaald wordt welke regio’s/gebieden er waterstof of methaan geleverd krijgen. Een gevolg hiervan is dat afzetgebieden 1 en 2 dezelfde energiedrager geleverd krijgen. Afzetgebied 3 krijgt een andere energiedrager. In het voorbeeld aan de rechterzijde van Figuur 38 wordt geknipt in het distributienet. Het distributienet ligt op een lager niveau in het gasnet. Door te knippen in het distributienet kan een andere verdeling worden gecreëerd. Dit wordt geïllustreerd door het voorbeeld aan de rechterzijde van Figuur 38. Afzetgebieden 4 en 5 zullen dezelfde energiedrager geleverd krijgen, terwijl afzetgebieden 6, 7 en 8 een andere energiedrager krijgen dan afzetgebieden 4 en 5. Er zijn vele mogelijkheden waarop de gasnetten opgeknipt kunnen worden. Belangrijk is om te bepalen waar een grote vraag of levering naar methaan of waterstof te verwachten is, zodat hierop geanticipeerd kan worden door de topologie van de gasnetten toekomstbestendig te maken. Het RTL in Fryslân is ten opzichte van andere regio’s in Nederland sterk vermaasd waardoor er verschillende mogelijkheden voor de verdelingspuzzel zijn.

Bovendien kan het zuiden van Fryslân ook vanuit Overijssel beleverd worden wat de mogelijkheden in de verdelingspuzzel vergroot. Het daadwerkelijk leggen van genoemde verdelingspuzzel zal coördinatie en overleg tussen netbeheerders bedrijven en overheden gaan vergen. Gemeenten spelen een sleutelrol in het bepalen van warmteoplossingen in de gebouwde omgeving, bedrijven stellen eisen en hebben wensen ten aanzien van hun warmtebehoefte en GTS en RNB’s hebben de benodigde kennis over de mogelijkheden van hun netwerken. Gezien de complexiteit van het vraagstuk is regie op provinciaal of zelfs landelijk niveau zeer wenselijk.

65077 – Openbaar

Theoretische casus: transitie van het gassysteem bij aansluiten grootverbruikers op waterstof. Door Maarten Afman, Liander. Transitie van het gassysteem in Friesland – case analyse voor de systeemstudie Friesland door Liander Het gassysteem staat voor een aantal opgaven. Deze brengen we in beeld aan de hand van een caseanalyse. We leren dat de technische structuur van het gasnet ervoor zorgt dat er beperkingen zijn aan de vrije keuze van het soort gas per klant of afnemer. Dit betekent dat er op gebiedsniveau een keuze gemaakt moet worden waar welk soort gas komt, gegeven de behoeften van afnemers en invoeders, de beschikbaarheid, de verschillende technische opties en de kenmerken van het gebied: een belangrijk vraagstuk. Hoe werkt het gassysteem nu? Het (aard-)gas stroomt van het hoofd- en regionaal transportleidingennet (HTL en RTL) van Gasunie Transport Services (GTS), naar een gasontvangstation (GOS). Daar stroomt het verder door de netten van Liander en Stedin. In een GOS wordt het drukniveau van een waarde tussen 67 en meer dan 8 bar naar 8 bar verlaagd. Vervolgens zijn er districtstations die op de hogedruknetten van de regionale netbeheerder zijn aangesloten. Daar wordt de druk (doorgaans 8 bar) verder gereduceerd naar 100 of 30 mbar. De meeste klanten in Friesland hebben een aansluiting op de netten van Liander en Stedin.

Belangrijk om te begrijpen is dat het RTL van GTS en de regionale netten van Liander en Stedin een zogenaamde vermaasde structuur kennen. Dat houdt in dat er veel netwerkdelen en -vertakkingen zijn die onderling zijn gekoppeld. Dit om een hoge leveringszekerheid te kunnen bieden en ook werkzaamheden te kunnen verrichten aan het net terwijl de gaslevering ononderbroken is. In feite kunnen hele gebieden uit meerdere GOS’en worden gevoed.

76

65077 – Openbaar

Wat gaat er veranderen in het basissysteem? De vraag naar aardgas zal op termijn verdwijnen, en wordt overgenomen door groen gas en door waterstof. De toenemende decentrale productie en invoeding van groen gas zorgt voor uitdagingen in transport: hoe kan het groen gas weggevoerd worden in periodes met een laag gasverbruik in het lokale net. Oplossingen zijn het verder koppelen van netten en het bouwen van compressorstations (“boosters”) om het groen gas naar hogere drukken te kunnen brengen om het weg te transporteren via het RTL net. Een overgang naar waterstof stelt het distributienet voor heel andere uitdagingen, vanwege de bovengenoemde vermaasde opbouw van het net. Door deze vermaasde opbouw kan niet zomaar elk stuk leiding over worden gezet op waterstof. Groen gas (methaan) en waterstof zijn heel verschillende gassoorten die aanpassingen bij klanten vergen. Transporteren van twee soorten door hetzelfde stuk leiding kan niet. Als er in een gebied waterstof moet komen, dan moeten een stuk van het gasnet en de aangesloten klantinstallaties worden omgebouwd. Op gebiedsniveau moet dan ook een keuze worden gemaakt: welk gas willen we hier leveren: waterstof of groen gas. Een case-analyse Hoewel overheden ook een belangrijke rol kunnen spelen bij het maken van keuzes, is het in eerste instantie aan de netbeheerders om genoemde uitdagingen in de netwerken op te lossen.

Om te laten zien wat er speelt heeft Liander, in samenwerking met GTS, een puur theoretische case study uitgevoerd over wat het betekent als een aantal industriële klanten in Friesland met waterstof vanuit de waterstofbackbone zouden moeten worden beleverd. De vragen zijn wat dit aan infrastructuuraanpassingen zou behelzen en hoe de relatie is met groen gas.

77

65077 – Openbaar

Case uitwerking De vraagstelling voor de case luidt: stel dat Liander in de nabije of verdere toekomst gevraagd zou worden een aantal grotere klanten om te schakelen naar waterstof, terwijl gelijktijdig levering van (groen) gas aan de gebouwde omgeving zou moeten worden gecontinueerd. Zou daar een infrastructuuroplossing voor zijn? En wat leren we hiervan? De case die we gekozen hebben ten behoeve van het uitwerken van dit vraagstuk is het industriepark ten noorden van Heerenveen, ten oosten van de A32. Dit gebied lijkt geschikt om het vraagstuk te onderzoeken en lessen te trekken over de complicaties van een eventuele transitie. Er is een aantal RTL leidingen die theoretisch zouden kunnen worden gebruikt. Tevens is hier een significante gasvraag, waardoor op termijn wellicht waterstofvraag denkbaar is. Een derde interessante aspect is dat er ook een groen gas invoeder is, wat zicht geeft op die uitdaging. NB Dit is een theoretische exercitie om te laten zien wat voor zaken aandacht behoeven bij het nadenken over de transitie van het gassysteem, en wat mogelijkheden en onmogelijkheden zijn. Uit berekeningen van de netexperts van Liander en GTS is gebleken dat het net-technisch mogelijk is om het genoemde industriegebied geïsoleerd op waterstof over te zetten. Er zijn echter wel een aantal uitdagingen.

Het bedrijvenpark zou waterstof kunnen krijgen via hergebruik van vooral bestaande leidingen en aanvullend aanleggen van in totaal 9 km leiding (deels geheel nieuw en deels bestaand net verzwaren). De afbeelding schetst de theoretische infrastructuuroplossing die is uitgewerkt.

78

65077 – Openbaar

De aanpak bestaat uit: •

Gebruik maken van circa 31 km bestaande RTL-leiding (blauw gekleurd) voor waterstof. Deze RTLleiding loopt van vanaf de waterstofbackbone nabij Kootstertille door Drachten naar Heerenveen. Tevens moet een stuk RTL-waterstofleiding langs Drachten nieuw worden gelegd van circa 4 km.

•

Om de klanten achter het GOS bij Gorredijk op (aard)gas te houden is een nieuw stuk distributienet van Liander nodig. Gorredijk wordt dan door GOS Jubbega van aardgas voorzien (nieuwe leiding van 1,5 km plus verzwaren van circa 3,5 km bestaande aardgasleiding).

Het is een optie om een groter deel van het industriegebied met waterstof te beleveren, bijvoorbeeld ook ten westen van de A32, echter dan is al snel 6 km nieuwe waterstofleiding nodig, en daarnaast ontstaat dan een invoedbeperking voor de groen gas invoeder, wat ook weer maatregelen zou vragen. Generieke inzichten over de transitie in het gassysteem Geïsoleerd gebieden op waterstof omzetten is mogelijk maar vergt maatwerk, additionele investeringen en samenwerking tussen netbeheerders onderling en kent dus wel uitdagingen. Vaak wordt door dezelfde RTL-leiding aan meerdere GOS’en aardgas geleverd. Het overzetten van een RTL-leiding heeft daarmee dus ook direct impact op deze GOS’en. Een keuze om lokaal een bepaalde energiedrager in te gaan zetten heeft daardoor vaak ook regionale consequenties. De vermaasde structuur van het gasnet zorgt ervoor dat er beperkingen zijn aan de vrije keuze van het soort gas per klant of afnemer. Deze keuze moet op gebiedsniveau gemaakt worden. Idealiter wordt een keuze gemaakt op het niveau van de gekoppelde verzorgingsgebieden van GOS’en. De keuze voor het een betekent ook onmogelijkheden voor het ander. Als in een gebied een keuze gemaakt wordt voor waterstof, wordt het in dat gebied onmogelijk of moeilijk om groen gas in te voeden. En vice versa.

Samenvattend: een lokale keuze voor een energiedrager kan regionale gevolgen hebben, terwijl een regionale keuze voor een energiedrager ook lokale (on)mogelijkheden met zich mee kan brengen. Dit speelt niet alleen in de industrie, maar – in de iets verdere toekomst – mogelijk ook in andere sectoren zoals de gebouwde omgeving (Transitievisie Warmte). De vraag aan overheden (gemeenten, provincies en rijk) is daarom om – met deze kennis in het achterhoofd – regie te gaan voeren op dit vraagstuk en samen met netbeheerders, marktpartijen, invoeders en afnemers de komende jaren de “verdelingspuzzel” te gaan leggen. De verdelingspuzzel is een belangrijke opgave in het proces van verduurzaming van Nederland. De opgave aan genoemde partijen luidt: waar komt welk soort gas, gegeven de beschikbaarheid, samenhangend met eventuele andere opties (elektrificatie, warmtenetten) en gegeven de kenmerken van het gebied, en de behoeften van afnemers en invoeders.

79

65077 – Openbaar

80

9. Kosten, ruimtebeslag en uitvoerbaarheid In dit hoofdstuk wordt op hoofdlijnen ingegaan op de investeringskosten en ruimtebeslag die de mogelijke aanpassingen aan de energie-infrastructuur met zich meebrengen. De genoemde investeringskosten- en ruimtebeslag zijn indicatief en dienen niet als absolute waarheid te worden aangenomen.

9.1 (Maatschappelijke) kosten In de vorige hoofdstukken is naar voren gekomen dat met name in de lagere netvlakken knelpunten worden voorzien in de scenario’s zoals doorgerekend in deze studie. De 2050-scenario’s zijn gericht op het verkennen van de waarschijnlijke toekomstige hoekpunten. Het feit dat in alle scenario’s knelpunten optreden, en ook voor een groot deel op dezelfde punten, geeft aan dat er investeringen nodig zijn om dit in te kunnen passen. In hoofdstuk 6 is berekend hoeveel uitbreidingen en nieuwe stations er nodig zijn, en in combinatie met de hoeveelheid benodigde systeemflex. Het scenario Regionale sturing is ook doorgerekend zonder systeemflex. Dat betekent niet dat er geen flexibiliteit toegevoegd moet worden, maar dat de flexibiliteit op het hoogspanningsnet wordt geregeld door TenneT, waardoor de netten verder verzwaard moeten worden. De investeringen voor netverzwaring liggen in 2030 rond de € 40 miljoen, en in 2050 tussen de € 140 miljoen en € 430 miljoen.26 Daar zijn kosten van de transformatorstations en de bekabeling in het hoogspanningsnet in meegenomen, maar niet in de extra bekabeling in de elektriciteitsnetten van Liander, de aankoop van grond, etc. Daarbovenop komen investeringen voor balanshandhaving en flexibiliteit.

Een volledige vergelijking tussen de kosten van de verschillende scenario’s is daarom in deze systeemstudie nog niet goed te maken. De kosten van netverzwaring zijn voor rekening van de netbeheerders, en worden aan hun klanten doorberekend in de tarieven. Deze worden dus feitelijk gesocialiseerd. Op welke manier kosten voor systeemflex worden gedragen en hoe dit en onder welke verantwoordelijkheid tot stand komt is op dit moment nog niet duidelijk. De wettelijke kaders schrijven op dit moment voor dat de balanshandhaving onder de verantwoordelijkheid van TenneT valt, en netbeheerders congestieproblemen enkel kunnen oplossen door het net te verzwaren. Systeemflex op het netvlak van Liander bestaat op dit moment nog niet, en het is ook nog niet duidelijk op welke wijze en onder wiens verantwoordelijkheid dit het beste tot stand kan komen, evenals waar dan de kosten terecht zouden komen.

9.2 Ruimtebeslag Door de energietransitie verandert het energiesysteem ingrijpend. Dit heeft zijn weerslag op de ruimte. Door het toenemende vermogen van onder andere hernieuwbare opwek wordt er een claim gelegd op de ruimte. Uitbreiding van de elektriciteitsnetten, aanpassingen van gasnetten en het toepassen van systeemflex vraagt ook om extra ruimte. Ruimtebeslag is daarom een belangrijke factor waarmee rekening gehouden dient te worden. In deze studie is op hoofdlijnen bepaald wat de ruimtelijke impact van de energietransitie in Fryslân is.

Deze kostenraming zijn niet alles omvattend, maar geven een indicatie van de investeringskosten op basis van het prijspeil in 2020 zonder indexatie en financieringskosten. De onzekerheidsmarge is groot, mede omdat uitsluitend is gekeken naar simpele oplossingen per knelpunt en niet naar een optimale integrale oplossing voor alle knelpunten. 26

81

65077 – Openbaar

9.2.1 Ruimtebeslag door uitbreidingen van stations en systeemflex Voor het ruimtebeslag van stations is uitgegaan van standaard kengetallen die gehanteerd worden door Liander. Er is specifieke gekeken naar het aantal benodigde hectaren voor de uitbreiding van stations en nieuw te bouwen stations. Daarnaast is gebruik gemaakt van kengetallen om een indicatie te geven van het ruimtebeslag door systeemflex. Voor curtailment is de aanname dat hiervoor geen ruimte benodigd is. Bij P2G is uitgegaan van 250 MW/hectare27 en van 80 MW/hectare voor G2P28. Voor G2P is uitsluitend uitgegaan van grote waterstofcentrales, terwijl in de praktijk ook kleinschalig brandstofcellen of waterstof WKK’s ingezet zouden kunnen worden. Deze technologieën hebben een andere ruimtelijk beslag. Het ruimtebeslag van batterijen is bepaald op basis van 140 MWh/ha29. Tabel 10. Benodigde ruimte voor nieuwe stations, uitbreidingen van bestaande stations en systeemflex (ha). Europese CO2sturing 2050

Internationale sturing 2050

19

19

17

0

0

0

0

P2G

3

5

2

1

G2P

4

4

5

4

Batterijen

76

138

111

105

Totaal

97

166

137

127

RES

Regionale sturing

Nationale sturing

2050

2050

TenneT + Liander

14

Curtailment

9.2.2 Ruimtebeslag zon en wind op land In alle scenario’s wordt een groei van hernieuwbare energie op land verondersteld. Dit heeft ruimtelijke impact. In Tabel 11 wordt de benodigde hoeveelheid land voor windenergie en zon-PV op land weergegeven. De ruimtelijke impact voor wind wordt weergegeven door middel van twee cijfers. Het eerste cijfer geeft de benodigde ruimte wanneer gerekend wordt met 0,15 MW/hectare zoals gebruikelijk is in de Regionale Energiestrategieën (RES’en)30. Wanneer met dit kengetal gerekend wordt, moet in acht genomen worden dat meervoudig grondgebruik mogelijk is. De afstand van windturbines tot agrarische grondgebied of infrastructurele werken kan aanzienlijk kleiner zijn dan de minimale afstand tot woningen en utiliteiten. Er daarom tevens gerekend met een andere kengetal. Dit kengetal (5 MW/hectare) geeft de daadwerkelijk benodigde oppervlakte voor een windturbine en de onderhoudsweg. De totale oppervlakte per RES-regio is afkomstig van CBS-statline31. Voor Zon-PV is er gerekend met een kengetal van 1 MW/hectare zoals gebruikelijk is in de RES’en.32 Vanuit ruimtelijk perspectief bekeken is het aan te raden om zon-PV en wind op land te combineren.

Verkenning aanlanding NOZ -Samenvatting en tussentijdse notitie 2018 ETM Technische parameters en kosten waterstofcentrale 29 Klimaat Energie en Ruimte 2018 30 NP RES (2019) 31 CBS Statline 32 NP RES (2019) 27 28

82

65077 – Openbaar

Tabel 11. Benodigde ruimte voor nog realiseren wind op land vanaf 2021 (ha) en zon-PV op land. Het eerste cijfer bij wind is op basis van 0,15 MW/hectare zoals gebruikelijk is in de Regionâle Energiestrâtegieën (RES’en). Het tweede cijfers tussen haakjes geeft de daadwerkelijk benodigde oppervlakte voor een windturbine en de onderhoudsweg en er is gerekend met 5 MW/hectare. Voor zon is 1 MW/ha gehanteerd.

Totale oppervlakt e (ha)

2030

Wind op land

574.877

Zon-PV op land

574.877

Europese CO2-sturing 2050

Internationa le sturing 2050

10680 (320)

6747 (202)

5493 (165)

2805

1685

1685

Regionale sturing

Nationale sturing

2050

2050

4160 (125)

4160 (125)

717

3255

9.3 Uitvoerbaarheid De energietransitie vergt grote aanpassingen aan de huidige energie-infrastructuren. Realisatie van deze aanpassingen vereist naast grote investeringen en fysieke ruimte ook het doorlopen van vergunningsprocedures en participatieprocessen, creatie van maatschappelijk draagvlak, inzet van (schaarse) grondstoffen en arbeidskrachten. Aan alle vermelde factoren moet invulling worden gegeven om een aanpassing aan de energie-infrastructuren te kunnen verrichten. Schaarste aan of vertraging van één van deze factoren zorgt ervoor dat het realiseren van een toekomstbestendig energiesysteem vertraging oploopt. Tegelijkertijd is de tijdsdruk om deze benodigde aanpassing door te voeren hoog, zodat onder andere bedrijven hun uitbreidings- of verduurzamingsplannen kunnen doorzetten, nieuwbouwwoonwijken gerealiseerd kunnen worden en meer laadpalen geplaatst kunnen worden. De energie-infrastructuren moeten daarom zo snel mogelijk toekomstbestendig worden gemaakt. Anders neemt het tempo van de energietransitie af en kan de maatschappij problemen ondervinden. Een voorbeeld hiervan is het bedrijventerrein de Zwette in Leeuwarden waar het huidige energiesysteem de groei van bedrijven niet meer kan accommoderen. Liander ondervindt deze uitvoerbaarheidsproblematiek nu al in de praktijk.