Systeemanalyse - Rapport Energieverkenning_Schiermonnikoog_Eindversie Sept 2023

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 1 van 59

Energieverkenning Schiermonnikoog

Opdrachtgever

Gemeente Schiermonnikoog Nieuwestreek 5 Postbus 20, 9166 ZP (0519) 535050 Nina Laninga

Adviseur

Ekwadraat BV Ynduksjewei 4 8914 CA Leeuwarden T. 088 4000 500 info@ekwadraat.com

Colofon

Contactpersoon Auteurs: Dirk-jan Smelt, Famke Leeuwe, Joris Kragten, Frank Kramer, Tjerk Jan Westerhuis Versie: 1.0 Status: Eindversie Datum: September 2023 Projectnummer: 110696

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 2 van 59

Samenvatting De energietransitie op de Waddeneilanden resulteert in grote veranderingen op het gebied van energieverbruik. Omdat de ambitie van Schiermonnikoog is om energieneutraal te worden, zijn er stappen die gemaakt moeten worden om hieraan te voldoen die ook weer uitdagingen met zich meebrengen. Een van de belangrijkste vragen is wat deze ambitie betekent voor de bestaande wadkabels en leidingen, waarbij de voorkeursoptie is om geen extra Wadkabel aan te leggen. Met gebruik van het Energie Transitie Model, een tool om kwantitatieve scenario’s te maken voor het toekomstige energiesysteem, zijn drie scenario’s opgesteld. De scenario’s zijn als volgt: 1) Scenario één: duurzaam gas 2) Scenario twee: alles elektrisch en mobiliteit op duurzame brandstoffen 3) Scenario drie: alles elektrisch, inclusief mobiliteit Op dit moment is voor de wadkabel naar Schiermonnikoog sprake van spanningsproblemen. Door deze problemen kan slechts 50% van de maximale capaciteit gebruikt worden. Dat betekent dat slechts 2,3 MW beschikbaar is in plaats van 4,6 MW. De aangeleverde gegevens van Liander laten zien dat de huidige fysieke piek ongeveer 1,1/1,2 MW is, waardoor op dit moment nog geen dringende problemen ontstaan. Met het oog op de toekomst is dit overigens wel mogelijk, aangezien de contractvermogens hoger zijn dan de huidige capaciteit.

Als meer bedrijven verduurzamen kan dit zorgen voor problemen. Liander geeft aan dat vanaf 2024 specifiek ruimte gemaakt wordt voor de verduurzaming van het PAW-gebied en het zwembad. Vanaf 2029 zullen de spanningsproblemen volledig opgelost worden door het plaatsen van een nieuw regelstation. In dit onderzoek zijn aan de hand van drie scenario’s extremen in kaart gebracht. Door deze extremen in kaart te brengen is het mogelijk om de systeemgrenzen vast te stellen om zo te kunnen duiden in welke gevallen er grootschalige problemen ontstaan. Scenario één: duurzaam gas Scenario één richt zich op het energieneutraal maken van Schiermonnikoog door middel van duurzaam gas. De elektriciteitsvraag op Schiermonnikoog wordt hierdoor laag (max 800 kW), waardoor de bestaande wadkabel ruim toereikend is (2,3 MW met spanningsproblemen). Echter resulteert dit scenario wel in een hoge vraag naar groen gas en biobrandstoffen, waardoor alle beschikbare natte biomassa moet worden omgezet naar groen gas. Op basis van dit scenario is het niet mogelijk voor Schiermonnikoog om energieneutraal te worden, door de verwachting dat onvoldoende grondstoffen voor de productie van biogas lokaal aanwezig zijn. Scenario twee: alles elektrisch en mobiliteit op duurzame brandstoffen Het tweede scenario omvat het elektrificeren van het eiland, behalve het vervoer.

Het vervoer zal verduurzaamd worden met biobrandstoffen. De energiebehoefte wordt voorzien door het installeren van zonnepanelen op daken van huizen en gebouwen, en het implementeren van zonnevelden. De verwachte totale piekvraag voor dit scenario wordt verwacht op 2,2 MW wat binnen de huidige beschikbare 2,3 MW

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 3 van 59

wadkabel past. De verwachting is dat binnen dit scenario het eiland slechts 40% van haar elektriciteitsvraag kan afdekken met zon op dak, de overige 60% zal uit andere bronnen moeten komen. Om 60% te kunnen voorzien is in dit scenario 2 MW oost-west georiënteerde zonnevelden gemodelleerd en 3 MW aan windenergie. Ondanks deze toevoegingen zullen momenten gedurende het jaar ontstaan waarop geen wind -of zonne-energie beschikbaar is. Om deze reden blijft de wadkabel benodigd. De hoeveelheid geplaatste duurzame energie zal vanuit fysiek betekenen dat de wadkabel met spanningsproblemen niet toereikend is (2,6 MW benodigd waar 2,3 MW beschikbaar is). Scenario drie: alles elektrisch, inclusief mobiliteit In scenario drie is een situatie gemodelleerd waarin zowel vraag, opwek als mobiliteit volledig wordt ingevuld door elektriciteit. Op basis van een situatie waarin alle daken op het eiland volledig zijn voorzien van zonnepanelen met hoge efficiëntie is 48 TJ benodigd om op te wekken door bijvoorbeeld windturbines of zonnevelden. Om dit in te vullen zal 10 ha oost-west georiënteerde zonnevelden of 5 MW aan windturbines geplaatst moeten worden. In dit scenario zal de afname van elektriciteit over het huidige beschikbare vermogen van de wadkabel gaan (3,1 MW met 2,3 beschikbaar).

Daarnaast zorgt de piek in de huidige situatie voor grotere problemen, namelijk 6 MW met een beschikbare capaciteit van 2,3 MW. Hierbij is het van belang om op te merken dat de huidige beschikbare capaciteit gehalveerd is. De volgende conclusies zijn te maken op basis van dit onderzoek: • Schiermonnikoog kan energieneutraal worden met de bestaande wadkabel, als de spanningsproblemen opgelost worden; • Schiermonnikoog heeft bewegingsvrijheid met betrekking tot de techniekkeuze voor de verduurzaming van het eiland; • Pieken in opwek creëren potentiële problemen; • Bestaande regelgeving zorgt ervoor dat Schiermonnikoog op dit moment niet energieneutraal kan worden doordat middelgrote en grote windmolens niet zijn toegestaan in de Verordening Romte; • De natuurregels en energiedoelstellingen zorgen ervoor dat het voor Schiermonnikoog uitdagender is om hun energiedoelstellingen te behalen; • Verschillende innovatieve technieken zijn in opkomst, maar kunnen de komende jaren niet concurreren met zon- en wind. • Tot 2029 zijn kleine/middelgrote energieprojecten op het eiland alleen mogelijk i.c.m. batterij opslag en speciale contracten.

De gevolgen hiervan zijn dat de projecten minder interessant zijn voor ontwikkelaars door de hogere ontwikkelkosten en risico’s betreffende opbrengst door de spanningsproblemen; In de tussentijd is het voor de gemeente Schiermonnikoog van belang om knopen door te hakken m.b.t. de ontwikkeling van energieprojecten zoals zon op land, windenergie en mono-mest vergisting. Zonder deze technieken kan het eiland niet energieneutraal worden.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 4 van 59

Inhoudsopgave 1

Inleiding ..................................................................................................................................................... 9 1.1

2

3

Verbinding met eerdere projecten ................................................................................................... 10

1.1.1

Transitievisie warmte Schiermonnikoog ................................................................................. 10

1.1.2

PAW-aanvraag & toets techniekkeuze .................................................................................... 10

1.1.3

Zonnedaken ............................................................................................................................. 11

Theoretisch kader .................................................................................................................................... 12 2.1

Het Energie Transitie Model (ETM).................................................................................................. 12

2.2

De scenario analyse ......................................................................................................................... 12

2.3

Algemene uitgangspunten .............................................................................................................. 12

2.4

Contractuele vs. Fysieke congestie .................................................................................................. 13

2.5

Biomassa.......................................................................................................................................... 14

2.6

Aardgas vs. Groengas ...................................................................................................................... 15

Het eiland Schiermonnikoog ................................................................................................................... 16 3.1

De wadkabel .................................................................................................................................... 16

3.2

Het laagspanningsnetwerk .............................................................................................................. 19

4

Scenario 1: Duurzaam gas ....................................................................................................................... 20

5

Scenario 2: Opwekking en verbruik elektrisch, mobiliteit op biobrandstoffen ...................................... 24

6

Scenario 3: Verbruik, opwekking en mobiliteit elektrisch ....................................................................... 31

7

Duurzame energie op Schiermonnikoog ................................................................................................. 39

8

7.1

Omgevingsverordening Fryslân ....................................................................................................... 39

7.2

Invloed op de vogels ........................................................................................................................ 40

7.3

Ruimtelijke impact ........................................................................................................................... 42

7.3.1

Zonne-energie.......................................................................................................................... 42

7.3.2

Windenergie ............................................................................................................................ 43

7.3.3

Vergistingsinstallaties .............................................................................................................. 44

De rol van innovatieve energietechnieken.............................................................................................. 46 8.1

Technology Readiness Level ............................................................................................................ 46

8.2

Innovatieve technieken .................................................................................................................... 47

8.2.1

110696

Kernfusie .................................................................................................................................. 47

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 5 van 59

9

8.2.2

Waterstofenergie en brandstofcellen ..................................................................................... 48

8.2.3

Geavanceerde zonne-energie technologieën.......................................................................... 48

8.2.4

Energieopslag .......................................................................................................................... 49

8.2.5

Koolstofopvang en -opslag (CCS) ............................................................................................. 49

8.2.6

Power-to-X (P2X) ..................................................................................................................... 49

8.2.7

Kleine Modulaire Reactoren (SMR) ......................................................................................... 50

8.2.8

Getijde-energie ........................................................................................................................ 50

Conclusie.................................................................................................................................................. 52

10 Aanbevelingen ......................................................................................................................................... 54 11 Bijlagen .................................................................................................................................................... 58 11.1

Samenvattende tabel....................................................................................................................... 58

11.2

Uitgangspunten ETM ....................................................................................................................... 59

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 6 van 59

Begrippenlijst •

Energie: Energie is de capaciteit van een systeem om arbeid te verrichten. Het kan vele vormen aannemen, zoals kinetische, potentiële, thermische, elektrische, chemische, nucleaire en andere vormen van energie.

•

Vermogen (stroom en spanning): Vermogen is de snelheid waarmee energie wordt overgedragen of omgezet. In de context van elektriciteit wordt vermogen berekend als het product van stroom en spanning, oftewel P=IV, waarbij P het vermogen is (in Watts), I de stroom is (in Ampères), en V de spanning is (in Volts).

•

Zelfvoorzienend: Zelfvoorzienend zijn betekent in staat zijn om zonder externe hulp te functioneren of te overleven. In de context van energie betekent dit dat een entiteit zijn eigen energie kan genereren en niet afhankelijk is van externe energiebronnen.

•

Energieneutraal: Een energieneutraal gebouw, systeem of gemeenschap produceert minstens evenveel energie als het verbruikt, meestal door een combinatie van energie-efficiëntie en hernieuwbare energieproductie.

•

Wadkabel (stroom en spanning): De middenspanningskabel die loopt van vaste wal naar het eiland.

•

Energiebronnen: Energiebronnen zijn materialen of processen waarmee energie kan worden geproduceerd. Deze kunnen hernieuwbaar (zoals zon, wind, waterkracht) of niet-hernieuwbaar (zoals kolen, olie, gas) zijn.

•

Energieopslag: Energieopslag verwijst naar technologieën die energie opslaan die op een later moment kan worden gebruikt. Dit kan gaan van batterijen (die elektrische energie opslaan) tot waterkrachtreservoirs (die potentiële energie opslaan).

•

Afname & levering: In de context van energie verwijst afname naar de hoeveelheid energie die door een gebruiker wordt verbruikt, terwijl levering verwijst naar de hoeveelheid energie die door een leverancier wordt geproduceerd en aan het elektriciteitsnet wordt geleverd.

•

Redundantie: Redundantie is de duplicatie van belangrijke componenten of functies van een systeem om de betrouwbaarheid van het systeem te verhogen. In de context van energie kan dit bijvoorbeeld betekenen dat er meer dan één energiebron beschikbaar is, voor het geval de primaire energiebron uitvalt.

•

Regelstation: Een regelstation, of onderstation, is een faciliteit in het energienetwerk waar de spanning van elektrische energie wordt geconverteerd tussen verschillende niveaus om efficiënte transmissie en

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 7 van 59

distributie naar eindgebruikers mogelijk te maken. Het kan ook apparatuur bevatten voor het meten, beschermen en reguleren van de stroom en spanning in het netwerk. •

COP: Coëfficiënt of Performance, is een maat voor de efficiëntie van een warmtepomp of koelsysteem. Het wordt berekend als de verhouding tussen de bruikbare verwarming of koeling die het systeem levert en de energie die het systeem verbruikt.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 8 van 59

1 Inleiding De energietransitie zorgt voor aanzienlijke verschuivingen in het energieverbruik op de Waddeneilanden. Deze verschuivingen ontstaan door de isolatie van gebouwen, de opwekking van duurzame energie en de overstap naar andere energiebronnen voor vervoer naar en op Schiermonnikoog. De ambitie om energieneutraal te worden, brengt nieuwe uitdagingen met zich mee. Vooral de vraag hoeveel energie er naar Schiermonnikoog moet worden getransporteerd en wat dit betekent voor de wadkabels en -leidingen is van belang. Vanuit Schiermonnikoog, de provincie en Liander is er de wens om de aanleg van extra wadkabels en -leidingen zoveel mogelijk te vermijden vanwege de ecologische en financiële implicaties van de aanleg en het onderhoud van deze kabels. Daarom is het van essentieel belang om in deze context te onderzoeken hoe de verschillende ontwikkelingen met elkaar verband houden en welke aanpassingen er nodig zijn in het energienetwerk om deze nieuwe ontwikkelingen mogelijk te maken. Dit rapport zal duidelijkheid verschaffen over deze kwesties. De gemeente Schiermonnikoog streeft ernaar inzicht te krijgen in de gevolgen van ontwikkelingen zoals elektrificatie en de opwekking van duurzame energie (zoals zon, wind, groene gassen, en warmte) op hun eilanden. Ze zijn benieuwd welke keuzes zij, samen met de bewoners en lokale bedrijven, kunnen maken binnen deze context.

Het doel van het onderzoek is om deze intenties te ondersteunen en bij te dragen aan het maken van geïnformeerde keuzes. Het onderzoek zal de mogelijke gevolgen voor het energienetwerk en de eventueel noodzakelijke aanpassingen op zowel de eilanden als op het vasteland onderzoeken. Aspecten zoals het

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 9 van 59

gelijktijdig opwekken en verbruiken van energie, de omzetting en opslag van energie, en het dynamisch terug leveren van energie aan het net zullen hierin worden meegenomen. Op deze manier hoopt men dat het onderzoek zal bijdragen aan het maken van geïnformeerde keuzes door de gemeenten, de bewoners en de bedrijven op Schiermonnikoog in hun streven naar een meer duurzame toekomst. Het onderzoek is uitgevoerd aan de hand van drie scenario’s, opgesteld door Ekwadraat welke later in dit rapport nader besproken zullen worden. Van deze scenario’s worden de extremen in kaart gebracht met het Energie Transitie Model, waarbij ook de huidige situatie wordt berekend en gevalideerd. Ook bevat dit rapport de impact van scenario's op de Wadkabel en advies over hoe hiermee om te gaan, de benodigde energie-opwek installaties per opgesteld scenario, invloed van bedrijvigheid op het eiland (gesplitst per sector), een kostenindicatie per scenario, de betrokken organisaties, manier waarop de gemeente sturing kan geven, en advies voor het vervolg.

1.1 Verbinding met eerdere projecten Schiermonnikoog is al enkele jaren bezig met de planvorming over de verduurzaming van het eiland. Zo zijn in de afgelopen jaren de transitievisie warmte, een PAW-aanvraag en toets techniekkeuze en een aantal zonnedaken gerealiseerd. De PAW Nieuw Dokkum is toegekend en word de komende jaren voortgezet als Aardgasvrij Eiland. Hierna volgt een beknopt overzicht van deze voorgaande ervaringen en projecten, met inbegrip van hun relevantie voor dit project. 1.1.1

Transitievisie warmte Schiermonnikoog

Dit project betreft een eerdere samenwerking met Schiermonnikoog met het opstellen van de Transitievisie Warmte. De nadruk lag op isolatie en energiebesparing, individuele oplossingen en eventueel kleine collectieve systemen in respectievelijk twee CBS-buurten: Schiermonnikoog en Schiermonnikoog Verspreide huizen. Deze nadrukken (isolatie en energiebesparing) zijn cruciaal voor het verduurzamen van een gebied, ook om inzicht te krijgen op de toekomstige energievraag. Hier is kennis en inzicht opgedaan naar de energiebehoefte en warmtealternatieven van het eiland, wat gunstig kan zijn voor deze verkenning. 1.1.2

PAW-aanvraag & toets techniekkeuze

In 2021 heeft Ekwadraat de gemeente Schiermonnikoog begeleid met een aanvraag in het kader van de Proeftuinen Aardgasvrije Wijken (PAW). Hierin is ingegaan op de technische oplossing voor Schiermonnikoog en de financiële onderbouwing. De relevantie met deze energieverkenning ligt in de opgedane bekendheid van de lokale omstandigheden en uitdagingen van het eiland door de PAW-aanvraag. Dit is ook relevant voor de energieverkenning die momenteel wordt uitgevoerd, omdat deze gebruik kan maken van de kennis en inzichten die zijn opgedaan tijdens de PAW-aanvraag.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 10 van 59

1.1.3

Zonnedaken

Op Schiermonnikoog zijn verschillende grootschalige zonnedaken gerealiseerd die bijdragen aan de verduurzaming van het eiland. Zo zijn in bijna 1200 zonnepanelen geplaatst op boeren daken. Deze efficiënte invulling van zonne-energie heeft als gevolg dat landbouwgrond niet hoeft te wijken.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 11 van 59

2 Theoretisch kader 2.1 Het Energie Transitie Model (ETM) Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van het Energie Transitie Model (ETM). Dit model is een onafhankelijk, uitgebreid en op feiten gebaseerd energiemodel dat volledig open source is, ontwikkeld door Quintel. Dit wil zeggen dat te allen tijde te achterhalen is op welke informatie de berekeningen zijn gebaseerd en hier in de toekomst weer op voort gewerkt kan worden. Het wordt gebruikt door overheden, bedrijven, Ngo’s en onderwijsinstellingen (zoals, Alliander, CE Delft, Gasunie, TNO en TenneT). In het Energie Transitie Model worden kwantitatieve scenario’s gemaakt voor het toekomstige energiesysteem. Hierin wordt rekening gehouden met de toekomstige energievraag en potentiële energieopwekking.

2.2 De scenario analyse In dit onderzoek is gewerkt met drie scenario’s. Deze drie scenario’s zijn in ETM gemodelleerd volgens die in 2.3 beschreven uitgangspunten en de door ETM gebruikte gegevens (voornamelijk openbare data als de KEV en CBS). Het doel van de drie scenario’s is niet om drie realistische scenario’s te schetsen, maar om drie extreme scenario’s te vergelijken. Hierbij is het ene scenario realistischer dan de andere. Door deze extreme scenario’s met elkaar te vergelijken worden de systeemgrenzen verkend. Hieruit kunnen conclusies getrokken worden welke stappen binnen de grenzen te maken zijn en welke maatregelen genomen dienen te worden om de verduurzaming van het eiland mogelijk te maken.

2.3 Algemene uitgangspunten In deze paragraaf worden de algemene uitgangspunten die van toepassing zijn op de verschillende scenario’s beschreven. Om het elektriciteitsprofiel van Schiermonnikoog meer te laten lijken op de profielen die door Liander zijn aangeleverd, zijn aanpassingen gedaan op de situatie zoals die in ETM staan. Veel aanpassingen zijn overgenomen van, of gebaseerd op, de waardes uit de Klimaat en Energie Verkenning 2030. Dit geeft redelijke indicatie van de situatie in 2050. De aanpassingen voor alle scenario’s zijn verwerkt in het Excel bestand wat is bijgevoegd in Bijlage 11.2. Het Energie Transitie Model vergelijkt de toekomstige data altijd met 2017, en niet met data van het huidige jaar. Dit onderzoek richt zich op de fysieke zijde van netcongestie. Dit betekent niet dat er geen administratieve congestie aanwezig is. Liander dient zich te richten op de totale uitgegeven vermogens in contracten. Als deze contracten niet ten volste benut worden betekent dit dat de fysieke belasting lager is dan de contractuele belasting. Aangezien het voor de netbeheerder van belang is om zich te richten op mogelijke piekmomenten i.v.m. uitgegeven totale vermogen kan dit alsnog betekenen dat projecten (nog) geen doorgang kunnen vinden.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 12 van 59

In het onderzoek is uitgegaan van een situatie waarin de veerboot en snelboten, indien geëlektrificeerd, laden aan vaste wal. Wagenborg Passagiersdiensten heeft aangegeven dat de aanmeertijd op het eiland te kort is om effectief te kunnen laden (maximaal 15 minuten). Toerisme is een van de variabele die niet effectief te modelleren is in ETM. In het aangeleverde profiel van Liander zijn duidelijke verbruikspieken zichtbaar in de vakanties en de weekenden. Het is echter niet goed mogelijk om de impact van toerisme in ETM te modelleren. Aan de hand van de aangeleverde jaarprofielen van Liander is het echter gelukt om de verbruiksprofielen van ETM en de werkelijke van Liander in lijn met elkaar te brengen1. Voor de isolatiegraad wordt rekening gehouden dat alle huizen en gebouwen gemiddeld A label hebben in 2050. Voor de efficiëntieverbetering van apparaten en de vraagontwikkeling van het verbruik in het huishouden wordt de waarde overgenomen van de KEV 2030. We verwachten dat tegen 2050 Ledverlichting de enige vorm van verlichting zal zijn die wordt gebruikt, en dat mensen door gedragsveranderingen de neiging hebben om lampen sneller uit te schakelen. Deze waardes voor de gedragsverandering zijn overgenomen uit de KEV 20302. We gaan er ook vanuit dat in 2050 alle daken van huizen en gebouwen bedekt zal zijn met zonnepanelen.

Dit geeft 2,25 MW aan zonnepanelen op huishoudens en 1,03 MW aan zonnepanelen op de gebouwen. De KEV 2030 geeft een efficiëntie aan van 21,9% voor 2030 en voor 2050 een efficiëntie aangehouden van 23%.

2.4 Contractuele vs. Fysieke congestie Een belangrijk aandachtspunt voor dit rapport is de duiding van het verschil tussen contractuele en fysieke netcongestie. Vanuit de elektriciteitswet zijn netbeheerders verplicht iedereen te voorzien van een aansluiting (de aansluitplicht). Artikel 24 van deze elektriciteitswet beschrijft daarnaast de verplichting van het voorzien van transport van elektriciteit (de transportplicht). Op basis van dezelfde wet is het echter voor netbeheerders mogelijk om een verzoek te weigeren, wanneer zij hiervoor “redelijkerwijs geen capaciteit ter beschikking heeft”3. Wanneer een netbeheerder over wil gaan tot een verplicht congestiemanagementregime, zal hij de volgende onderdelen moeten onderbouwen: • De verhouding tussen de verwachte benodigde transportcapaciteit en de in het net(deel); • Aanwezige transportcapaciteit;

1

Dit is gedaan door het aantal inwoners in het basis scenario in 2022 te verhogen met 10% om zo te compenseren voor de toeristen. Voor 2050 is rekening gehouden met een verhoging van 15% voor de combinatie van aantal inwoners en toeristen. Daarnaast worden het aantal gebouwen jaarlijks met 1% verminderd om het verschil tussen een hoog week verbruik en laag weekend verbruik te verminderen. 2 https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2022-klimaat-en-energieverkenning-4838.pdf 3 https://poelmannvandenbroek.nl/ontwikkelen-in-tijden-van-krapte-op-het-elektriciteitsnet/

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 13 van 59

• • • • •

De verwachte mate van fysieke congestie; De duur van de verwachte fysieke congestie; De verwachte kosten die met het uitvoeren van congestiemanagement zijn gemoeid; De mogelijkheid voor voldoende marktconforme redispatch biedingen dan wel lange termijn; Contracten of combinaties van die twee4.

Netbeheerders hebben dus te maken met twee vormen van congestie, namelijk contractuele en fysieke. Van contractuele congestie is sprake wanneer de netbeheerder het maximaal beschikbare vermogen van het net heeft vergeven in contracten. In realiteit worden deze contracten slechts in beperkte mate volledig gebruikt of enkel op piekmomenten. Op het moment dat deze maximale capaciteit wel degelijk wordt gebruikt door alle gebruikers of door technische problemen waardoor de capaciteit van het net tijdelijk verlaagd is, dan ontstaat een situatie met fysieke congestie. Enkel contractuele congestie is voor de netbeheerder onvoldoende reden om transport te weigeren5. Dit onderzoek richt zich enkel op de fysieke zijde van netcongestie. Hierbij is gebruik gemaakt van aangeleverde data vanuit Liander en is met gebruik van ETM een drietal toekomst situaties gemodelleerd, zodat in kaart gebracht kan worden in welke mate fysieke congestie voorzien is in de toekomst.

2.5 Biomassa In dit rapport komen verschillende vormen van biomassa aan bod. Hieronder staan de verschillende vormen beschreven. Natte biomassa Natte biomassa verwijst naar organisch materiaal dat een aanzienlijk hoog watergehalte bevat. Dit type biomassa omvat onder meer vers plantaardig afval, voedselresten, dierlijke mest en rioolslib. Vanwege het hoge vochtgehalte is het energiegehalte van natte biomassa relatief lager in vergelijking met andere vormen. Bijgevolg wordt het vaak gebruikt voor biologische conversieprocessen, zoals anaerobe vergisting, waarbij micro-organismen het materiaal afbreken en biogas produceren, dat hoofdzakelijk bestaat uit methaan en koolstofdioxide. Oliehoudende biomassa Oliehoudende biomassa omvat organisch materiaal dat een hoog gehalte aan vetten en oliën bevat. Voorbeelden hiervan zijn plantaardige oliën zoals koolzaadolie, sojaolie en palmolie, evenals dierlijke vetten. Oliehoudende biomassa is een waardevolle bron voor de productie van biobrandstoffen, met name biodiesel. Via een proces genaamd transesterificatie kunnen de vetten en oliën worden omgezet in biodiesel, dat als een duurzaam alternatief voor fossiele diesel in voertuigen en industriële toepassingen kan dienen.

4

https://www.acm.nl/sites/default/files/documents/2020-08/voorstel-netbeheer-nederland-codewijziging-herzieningcongestiemanagement.pdf 5 https://zoek.officielebekendmakingen.nl/stcrt-2022-14201.pdf

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 14 van 59

Andere vormen van biomassa Buiten natte biomassa en oliehoudende biomassa zijn er ook andere typen biomassa die waardevol zijn voor energieproductie. Dit omvat vaste biomassa, zoals houtsnippers, landbouwafval, en snoeiafval, evenals energiegewassen zoals maïs en suikerriet. Deze vormen van biomassa kunnen worden gebruikt voor thermische conversieprocessen, zoals verbranding en vergassing, om warmte en elektriciteit te genereren. Elk type biomassa heeft unieke eigenschappen en toepassingen, en het is van cruciaal belang om het juiste conversieproces te kiezen, afhankelijk van de specifieke samenstelling en eigenschappen van de biomassa.

2.6 Aardgas vs. Groengas Aardgas en groengas zijn beide gassen die kunnen worden gebruikt voor het opwekken van energie, maar ze hebben verschillende oorsprong en milieueffecten. Aardgas is een fossiele brandstof die ondergronds wordt gewonnen. Het is een mengsel van verschillende gassen, voornamelijk methaan, en het ontstaat door de afbraak van organisch materiaal over vele duizenden jaren. Aardgas wordt in Nederland veelvuldig gebruikt voor verwarming en koken in huizen, en ook voor elektriciteitsopwekking in energiecentrales. Het verbranden van aardgas resulteert in de uitstoot van CO₂, een broeikasgas dat bijdraagt aan klimaatverandering. Daarnaast draagt de winning van aardgas, zeker in geval van schaliegas en in regio's als Groningen, bij aan seismische activiteit (aardbevingen). Groengas daarentegen is een duurzaam alternatief voor aardgas. Het wordt gemaakt door biogas, dat voortkomt uit de vergisting van organisch materiaal zoals mest, GFT-afval, of speciaal geteelde gewassen, te zuiveren en op te waarderen tot de kwaliteit van aardgas. Groengas kan dus worden gezien als hernieuwbaar, omdat het wordt geproduceerd uit organische restmaterialen die continu worden aangevuld. De productie en het gebruik van groengas resulteert in veel minder CO₂-uitstoot in vergelijking met aardgas, en in sommige gevallen kan het zelfs CO₂-neutraal zijn.

Dit maakt het een veel milieuvriendelijkere optie. Groengas kan, na opwerking, direct in het aardgasnet geïnjecteerd worden en kan gebruikt worden op dezelfde manier als aardgas, zonder dat aanpassingen aan de infrastructuur nodig zijn. Samenvattend is het belangrijkste verschil tussen aardgas en groengas dat aardgas een fossiele brandstof is en groengas een duurzaam geproduceerd gas, dat veel minder bijdraagt aan de uitstoot van broeikasgassen.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 15 van 59

3 Het eiland Schiermonnikoog Alvorens de drie scenario’s worden gepresenteerd beschrijft dit hoofdstuk de huidige situatie van het elektriciteitsnet. Hierin wordt duiding gegeven over de huidige situatie, metingen uit het verleden en prognoses vanuit Liander gericht op de toekomstige belasting van de wadkabel.

Bron: NPO3

3.1 De wadkabel Bij het voorspellen van de toekomstige omstandigheden wordt er in dit onderzoek vertrouwd op gegevens uit de huidige situatie, historische metingen en gevestigde modellen om de toekomstige situatie te schetsen. Het Energie Transitie Model is ingezet om de verwachte toekomstige profielen te creëren. De mate waarin deze profielen overeenkomen met de werkelijkheid kan worden geïllustreerd in de betreffende grafiek. In Figuur 1 wordt de huidige capaciteit van de Wadkabel weergegeven (de donkerblauwe lijn), evenals de normale capaciteit zonder spanningsproblemen (de rode lijn). De groene lijn vertegenwoordigt de data van Liander over de belasting van de Wadkabel in 2022, terwijl de lichtblauwe lijn het door Liander voorspelde verbruik voor 2023 weergeeft. Tenslotte is er de roze lijn, die de voorspelling van het Energie Transitie Model voor het verbruik in 2022 laat zien.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 16 van 59

Figuur 1. Grafiek met verdeling van huidige en toekomstige vraag wadkabel Schiermonnikoog

Zoals geïllustreerd in Figuur 1, blijkt dat de grafiek van 2023 een identiek patroon volgt als die van 2022, maar met een tweevoudige toename in waarden. Het toekomstprofiel neemt een hoger verbruik tijdens de wintermaanden in overweging. Deze aanpak is gebaseerd op het worstcasescenario dat Liander hanteert, wat de significante pieken in de maanden december en januari in Liander's toekomstige 2023-profiel verklaart. Op basis van het huidige profiel (2022), lijkt het echter onwaarschijnlijk dat het 2023-profiel zal overeenkomen met dat van Figuur 1. Tabel 1. Samenvatting en analyse Figuur 1

Liander huidige belasting (2022) in het groen

Energie Transitie Model in het roze weergegeven

Liander prognosemodel (2023) in het blauw

•

•

•

• • • •

Terug levering (uit PV) duidelijk zichtbaar door die piek terug levering van -0,9 MW Maximale vraag 2022 is 1,2 MW Huidige capaciteit is 2,3 MW Totale energielevering 4.273 MWh Totale energie terug levering 570 MWh

110696

•

Relatief vlak profiel o Max +0,9 MW o Min -1,5 MW Ritme dal in elk weekend herkenbaar

• • •

Energieverkenning Schiermonnikoog

Hogere pieken en hogere dalen dan huidige belasting o Max 2,4 MW o Min -1,5 MW Totale verwachte energielevering 7.785 MWh Totale verwachte energie terug levering 919 MWh Profiel van Liander prognose ligt structureel extremer dan de meting over 2022 van Liander.

Pagina 17 van 59

Er zijn opmerkelijke verschillen geconstateerd tussen het Liander-profiel voor 2022 en het Energie Transitie Model. Dit betreft vooral schommelingen tussen zomer- en winterseizoenen, alsook tussen weekdagen en weekenden. In het geval van Schiermonnikoog zal het energieverbruik grotendeels door toeristen worden gegenereerd, niet door industrie of gebouwen. Hierdoor is het standaardprofiel dat door het Energie Transitie Model wordt gebruikt mogelijk niet optimaal voor deze situatie. Het resultaat is dat waar de oranje grafiek een dal laat zien, de paarse grafiek vaak een piek vertoont. Bovendien zal het energieverbruik in de zomer waarschijnlijk hoger zijn, omdat er dan meer mensen op het eiland zijn en er meer gebruik wordt gemaakt van bijvoorbeeld airconditioning. In de winter komt het profiel van het Energie Transitie Model meer overeen met dat van Liander. Momenteel wordt de transportcapaciteit van de Wadkabel beperkt door spanningsproblemen, waardoor slechts 50% (2,3 MW) van de maximale capaciteit beschikbaar is (netcongestie). Liander heeft aangegeven dat een deel van deze spanningsproblemen in 2024 zullen worden opgelost. Specifiek betekent het dat het PAW-project en verduurzaming van het zwembad vermogen kunnen krijgen. Het oplossen van de volledige spanningsproblematiek staat op de planning voor 2029, door het plaatsen van een nieuw regelstation.

Daarnaast heeft Liander gesuggereerd dat onderzoek kan worden gedaan naar het gebruik van de huidige 10 KV-kabel op 20 KV, wat de beschikbare capaciteit zou kunnen verdubbelen tot 9,2 MW. Ten slotte kan worden onderzocht onder welke voorwaarden de redundantie kan worden opgegeven om de beschikbare capaciteit te verdubbelen (van 4,6 MW naar 9,2 MW). Hoewel redundantie niet essentieel is voor de werking, wordt het geïmplementeerd als voorzorgsmaatregel voor mogelijke storingen6. In dit geval is er dus een extra kabel aanwezig om eventuele storingen in de hoofdkabel op te vangen, ter voorkoming van een totale stroomuitval op het eiland. Samengevat zijn er voor Schiermonnikoog diverse mogelijkheden om de huidige capaciteit te verhogen. Liander dient deze echter te onderzoeken om te garanderen dat de betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet niet in het geding komt door deze maatregelen.

6

De netbeheerder moet het middenspanningsnet redundant aansluiten.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 18 van 59

3.2 Het laagspanningsnetwerk Het laag -en middenspanningsnetwerk is essentieel in de energietransitie. Deze netwerken transporteren de energie vanuit de hoogspanningskabels richting de huishoudens en bedrijven. Op veel locaties zullen deze kabels en bijbehorende transformatoren verzwaard moeten worden. In dit onderzoek is echter niet gekeken naar de impact van maatregelen op deze netwerken. Dergelijke analyses kunnen momenteel alleen uitgevoerd worden door de netbeheerder en hiervoor zijn concrete plannen noodzakelijk. Liander heeft echter wel een hulpmiddel ontwikkelt Figuur 2. Laag -en Middenspanning Schiermonnikoog (Bron: Buurtanalyse tool Liander) die enig inzicht geeft in de laag -en middenspanningsnetwerken in hun gebied. Deze Buurtanalyse tool biedt inzicht in de huidige belasting van deze netwerken. Hierin is te zien dat een groot deel van de middenspanningstations op hun maximale capaciteit zitten (rood). Wanneer van het huidige systeem overgestapt wordt naar een systeem dat hoofdzakelijk elektrisch is zullen deze stations uitgebreid moeten worden, daarnaast zullen in de wijken extra trafo’s moeten komen en zal een groot deel van de laagspanningskabels verzwaard moeten worden.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 19 van 59

4 Scenario 1: Duurzaam gas In het eerste scenario is een toekomst gemodelleerd waarin het eiland volledig wordt voorzien in zijn vraag door groen gas. Hierbij zijn geen extra panelen gemodelleerd boven op het bestaande geïnstalleerde vermogen. Dit betekent dat rekening gehouden wordt met 33% bezetting op woningen en gebouwen voor zon op dak, en ongeveer 2 MW aan panelen die vooral op daken van boerenbedrijven liggen. In dit scenario is echter wel rekening gehouden met een efficiëntieverbetering van de zonnepanelen in 2050 ten opzichte van nu, voor deze waarden wordt zo veel mogelijk de leidraad van de Klimaat- en Energieverkenning 2030 aangehouden7. Daarnaast is in de modellering geen rekening gehouden met het plaatsen van warmtepompen, maar houden alle huizen en gebouwen gasketels. Deze gasketels worden in het model in 2050 volledig gevoed met groen gas. In het model wordt alle mobiliteit voorzien van biobrandstoffen. Dit geeft daarom het meest uiterste scenario weer voor een omschakeling naar biobrandstoffen. Dit scenario laat dan ook een situatie zien waarin het elektriciteitsnet zoveel als mogelijk ontzien wordt.

Figuur 3. Verdeling van de totale huidige en 2050 elektriciteitsvraag zonder elektrificatie en met beperkt gebruik van zonnepanelen

Figuur 3 toont de elektriciteitsvraag in het jaar 2050 weergegeven in totalen en Figuur 4 op uur basis. Hier is te zien dat de totale vraag lager is dan de data in 2017. Dit komt door de efficiëntere apparaten en verlichting als ook het inzetten van meer aanwezigheidssensoren. Het aandeel zon op dak staat voor de huidige data aangenomen op 33%. In dit scenario is nog steeds 33% gebruikt voor 2050, maar er wordt wel aangenomen dat de panelen worden vervangen voor nieuwe panelen aan het eind van de levensduur. Door de hogere efficiëntie van zonnepanelen in 2050, zal er daarom meer opwek zijn dan in 2017.

7

https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2022-klimaat-en-energieverkenning-4838.pdf

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 20 van 59

In Figuur 4 is zichtbaar dat een maximumvermogen uit het net wordt gevraagd van ca. 800 kW in de winterperiode in dit scenario. Dit relatief lage verbruik is te verklaren door de grote overstap naar groen gas en biobrandstoffen. Om die reden is ook in kaart gebracht hoeveel groen gas benodigd is en wat de verwachte mogelijkheden zijn voor de lokale productie.

Figuur 4. Totale verdeling op uur basis in 2050 voor de elektravraag zonder elektrificatie inclusief huidig geïnstalleerde zonnepanelen

De biomassa stroom is in Figuur 5 in kaart gebracht waarbij de natte biomassa (zoals mest) van de boerderijen geheel wordt gebruikt om groen gas te produceren. Hier is uit op te maken dat de lokale natte biomassa voldoende is om volledig te voorzien in de groen gas behoefte van alle huishoudens en gebouwen. Voor de transportbrandstoffen zullen echter oliehoudende bronnen moeten worden geïmporteerd om aan de vraag van auto’s, bussen en boten te voldoen. Als onderdeel van de techniek keuze PAW Nieuw Dokkum 2023 is onderzocht wat de aanwezig hoeveelheid groengas uit mest op het eiland is. Uit deze analyse is gebleken dat de aanwezig potentie uitkomt op ongeveer 320.000 m³ of 10,13 TJ. In Figuur 5 is te zien dat de vraag voor huishoudens in 2050 naar verwachting uitkomt op 30 TJ groen gas, 13 TJ voor gebouwen en 52 TJ aan transportbrandstoffen voor de auto’s, het openbaar vervoer en de veerboot. Opvallend hierbij is het feit dat in Figuur 5 te zien is dat de natte biomassa lokaal kan voorzien aan de vraag. Dit komt doordat in de huidige analyse meer factoren mee zijn genomen als bron voor natte biomassa dan alleen mest (denk aan o.a. slib en GFT afval).

Tegelijkertijd is het eiland gestart met een initiatief waarin lokale reststromen verzameld worden en verwerkt zullen worden tot compost, deze richting toont aan dat het eiland idealiter de reststromen inzet voor andere doeleinden dan groengas.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 21 van 59

Figuur 5. Toekomstige biomassastromen voor de productie van groen gas en bio-transportbrandstoffen inclusief de verliezen door conversie

Figuur 6 illustreert de vraag naar gas gedurende het jaar. Groengas zorgt ervoor dat de vraag naar elektriciteit nauwelijks toeneemt. Dit komt voornamelijk doordat de situatie in wezen niet verandert, alleen de bron van het gas wijzigt. Zoals de onderstaande afbeelding toont, bedraagt de maximale vermogensvraag ongeveer 4 MW in de winterperiode.

Figuur 6. Uur data van de totale biogas vraag in 2050 uit de verschillende sectoren verdeeld over het jaar

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 22 van 59

Samenvatting Het gepresenteerde scenario voorziet een groene toekomst voor Schiermonnikoog in 2050, met groen gas als de voornaamste energiebron. Hierin zijn 33% van de woningen en gebouwen uitgerust met zonnepanelen, wat een totaal van 2 MW oplevert. Gasketels in gebouwen en woningen blijven bestaan, maar worden volledig gevoed met groen gas. In plaats van de overgang naar warmtepompen, blijven de gebouwen en huizen gebruik maken van gasketels, die tegen 2050 volledig worden gevoed met groen gas. Dit scenario voorziet ook een complete verschuiving naar biobrandstoffen voor mobiliteit, wat de belasting op het elektriciteitsnetwerk aanzienlijk vermindert. Dankzij de vooruitgang in energie-efficiëntie, voornamelijk door de verbetering van de efficiëntie van apparaten en verlichting en de invoering van aanwezigheidssensoren, is de totale elektriciteitsvraag in 2050 lager dan in 2017. Tijdens de winterperiode vereist dit scenario een maximaal vermogen van ongeveer 800 kW van het net, wat de verschuiving naar groen gas en biobrandstoffen illustreert. De productie van groen gas komt voornamelijk van de volledige natte biomassa van de boerderijen van het eiland, zoals mest. Deze bron is voldoende om te voldoen aan de groen gas behoefte van alle huishoudens en gebouwen.

Echter, om te voldoen aan de vraag naar transportbrandstoffen, zullen oliehoudende bronnen moeten worden geïmporteerd. De technische analyse toont aan dat Schiermonnikoog jaarlijks ongeveer 320.000 m³ of 10,13 TJ aan groen gas uit mest kan produceren. De verwachte vraag naar groen gas in 2050 is 30 TJ voor huishoudens, 13 TJ voor gebouwen en 52 TJ voor transportbrandstoffen, wat haalbaar is met lokale natte biomassa. In dit scenario is de maximale vermogensvraag ongeveer 4 MW in de winterperiode. Dit bevestigt dat de overgang naar groen gas de elektriciteitsvraag nauwelijks doet toenemen, waarmee de energietransitie op Schiermonnikoog soepel verloopt. Tabel 2. Samenvattende tabel scenario 1

Beschrijving Afname piek [MW] Terug levering piek [MW] Elektriciteitsvraag [MWh/jaar] Transportbrandstoffen [MWh/jaar] Groengasvraag [MWh/jaar] Aantal huishoudens Vermogen warmtepompen thermisch [MW] Vermogen PV [MW] Vermogen wind [MW] Productie PV [MWh/jaar] Productie wind [MWh/jaar] Productie groengas [MWh/jaar] Productie transportbrandstoffen [MWh/jaar] Energieneutraal, inclusief transport [%]

110696

Scenario 1 Duurzaam gas 1 n.v.t. 5.400 14.400 11.900 780 0 2,8 0 2.600 0 11.900 2.500 54%

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 23 van 59

5 Scenario 2: Opwekking en verbruik elektrisch, mobiliteit op biobrandstoffen In dit tweede scenario is een situatie gemodelleerd waarin alles, behalve het vervoer geëlektrificeerd is. Dit betekent een middenweg tussen 100% biomassa en 100% elektrificatie. In dit scenario is aangenomen dat alle daken van huizen en gebouwen volledig voorzien zijn van zonnepanelen, met als doel zoveel mogelijk ruimte te besparen op land. Bij het gebruik van beschikbare daken is rekening gehouden met beschermd dorpszicht, mede door de verwachting dat in 2050 de zonnepanelen geïntegreerd kunnen worden in de daken. Daarnaast wordt ook rekening gehouden met ongeveer 2 MW aan zonnepanelen die momenteel al op de stallen van boerderijen liggen.

Figuur 7. Verdeling van de totale huidige en toekomstige vraag met 100% zon op dak & 2 MW zon op land

In Figuur 7 zijn de totale energievraag en Figuur 8 de vraag op uur basis weergegeven. Hier is te zien dat met 100% zon op dak en 2 MW op de boeren bedrijven ongeveer 16 TJ aan elektriciteit kan worden opgewekt. Dit is gelijk aan bijna 40% van de totale elektriciteitsvraag in 2050 van Schiermonnikoog. De overige 60% (25 TJ) zal dan moeten worden opgewekt door extra zonnevelden, windmolens en/of andere bronnen.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 24 van 59

Figuur 8. Totale verdeling op uur basis in 2050 voor 100% zon op dak & 2 MW aan zon op land

In Figuur 8 is te zien dat de maximale vermogensvraag in dit scenario 2,2 MW is. Met name tijdens de winter zal de opbrengst van zonnepanelen maar beperkt kunnen voldoen aan de vraag. Echter, aangezien het doel energieneutraal is, is dit niet noodzakelijk. Het is wel wenselijk om vraag en aanbod zoveel mogelijk op elkaar af te stemmen, zodat de impact op de wadkabel verminderd wordt evenals de afhankelijkheid van het vaste land. Wat betreft de oriëntatie van het zonneveld en type windmolens zijn meerdere configuraties mogelijk om aan de vraag van 25 TJ8 te voldoen. Bijvoorbeeld met een Oost-west georiënteerd zonneveld9 is ongeveer 5,6 ha benodigd. Door de gunstige ligging van Schiermonnikoog dicht bij de zee is voor de opwek van windenergie één molen van 2 á 3 MW voldoende 10. Andere opties zijn om meerdere kleinere windmolens te plaatsen in plaats van één grote. Tabel 3 laat zien wat de opwek voor kleinere molens is in vergelijking met een 2-3 MW windmolen. Ter vergelijking: Schiermonnikoog heeft tussen de 13-15 middelgrote (250 kW) molens nodig ten opzicht van één 2-3 MW windmolen OF 166 – 250 kleine (15 kW) molens.

8

Circa 7.000.000 kWh per jaar Gemiddeld 125 kWh per m2 per jaar bij oost west opstelling 10 Opwek tussen de 5.000.000 – 7.500.000 kWh per jaar 9

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 25 van 59

Tabel 3 Kengetallen duurzame energieproductie (bron: RVO)

Duurzame energiebron Zon-PV zuid opstelling Zon-PV oost-west opstelling Windmolen 2-3 MW Windmolen 250 kW Windmolen EAZ

Oppervlakte/ashoogte Vermogen (piek)

Opgewekte energie per jaar

1 ha 1 ha

1 MW 1,5 MW

1.500.000 kWh 1.250.000 kWh

70-125 meter 50 meter 15 meter

3 MW 0,250 MW 0,015 MW

5.000.000 - 7.500.000 kWh 375.000 – 500.000 kWh 30.000 kWh

Een diepgaande analyse van de situatie op Schiermonnikoog is uitgevoerd nadat 2 MW aan windenergie was toegevoegd aan de al bestaande zonnepanelen. Dit helpt bij het beter afstemmen van de vraag naar en het aanbod van elektriciteit. Uit het model blijkt dat ongeveer 16 TJ aan zonne-energie wordt gegenereerd en nu ongeveer 21 TJ aan windenergie, wat bijdraagt aan het creëren van een energieneutraal eiland vanuit een elektrisch oogpunt. Vanwege de transportbrandstoffen is het eiland echter niet volledig energieneutraal. Daarnaast is de daadwerkelijke energieproductie nog niet gelijk aan de vraag. Buiten de zelfgeproduceerde elektriciteit is er nog een behoefte aan 15 TJ energie afkomstig van de wadkabel.

Figuur 9. Verdeling van de totale huidige en toekomstige vraag met 100% zon op dak & 2 MW zon op land & 2 MW windenergie

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 26 van 59

Figuur 10 illustreert het uur schema door het jaar heen in een situatie waar zonne-energie en windenergie zijn geïnstalleerd en de verwarming volledig elektrisch wordt verzorgd door warmtepompen. Uit de gegevens blijkt dat er een piek in de vraag naar energie is van 2,2 MW, terwijl de energielevering een piek bereikt van 2,6 MW.

Figuur 10. Totale verdeling op uur basis voor 100% zon op dak, 2 MW aan zon op land & 2 MW windenergie

In Figuur 11 wordt de opdeling van transportbrandstoffen in dit scenario weergegeven. Het uitgangspunt hier is dat het aantal voertuigen en de afgelegde kilometers hetzelfde blijven, maar dat deze voertuigen nu op biobrandstoffen rijden. De gegevens tonen aan dat er ongeveer 18 TJ aan Bio-LNG, 4 TJ aan Bio-ethanol en 31 TJ aan Biodiesel nodig zullen zijn voor nationaal transport, inclusief bussen, vrachtverkeer, bestelwagens en scheepvaart.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 27 van 59

Figuur 11. Brandstofverbruik in transport in 2050 t.o.v. 2017 (Bron: ETM)

Figuur 12 illustreert dat, om aan de volledige vraag van ongeveer 52 TJ aan transportbrandstof te voldoen, er naast de al bestaande 51 TJ aan natte biomassa, nog ongeveer 31 TJ aan oliehoudende biomassa geïmporteerd moet worden. Dit scenario veronderstelt dat alle beschikbare natte biomassa hiervoor wordt gebruikt. In vergelijking met het vorige scenario, waarin de natte biomassa volledig werd ingezet om groen gas te produceren voor de verwarming van huishoudens en gebouwen, toont dit scenario een andere toepassing van de natte biomassa - namelijk voor de productie van transportbrandstoffen. Dit betekent dat in dit scenario de volledige voorraad van lokale natte biomassa, die eerst werd ingezet voor groen gasproductie, nu wordt aangewend voor de productie van transportbrandstoffen. Het verschil met het vorige scenario ligt dus in de toepassing van de natte biomassa. Daarnaast wordt de benodigde energie voor transport nu niet meer volledig lokaal geproduceerd, maar deels door de import van oliehoudende biomassa.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 28 van 59

Figuur 12. Biomassastroom in 2050 voor de transportbrandstoffen (en het kleine aandeel hout voor kachels)

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 29 van 59

Samenvatting In dit gemodelleerde scenario is alles behalve het transport geëlektrificeerd, een compromis tussen volledige biomassa en volledige elektrificatie. Hierbij zijn alle gebouwen volledig uitgerust met zonnepanelen, en wordt er rekening gehouden met ongeveer 2 MW aan zonnepanelen op boerderijstallen. Dit levert ongeveer 16 TJ aan elektriciteit op, wat bijna 40% van de totale elektriciteitsvraag van Schiermonnikoog in 2050 dekt. Aanvullend wordt windenergie geproduceerd, met meerdere mogelijke configuraties, waaronder de installatie van een enkele windturbine van 2 tot 3 MW. De windenergieproductie levert ongeveer 21 TJ op, waardoor de totale productie van hernieuwbare energie op ongeveer 37 TJ uitkomt. Echter, er blijft een tekort van 15 TJ, dat gedekt moet worden door energie van de wadkabel. Wat betreft transport, wordt er overgestapt op biobrandstoffen, waarbij lokale natte biomassa en geïmporteerde oliehoudende biomassa gebruikt wordt. In vergelijking met een vorig scenario, waarbij de natte biomassa gebruikt werd voor de productie van groen gas, wordt deze nu gebruikt voor de productie van transportbrandstoffen. Het is belangrijk om op te merken dat er in dit scenario pieken in zowel de vraag naar als het aanbod van energie zijn. De piek in de vraag is 2,3 MW, wat binnen de capaciteit van de wadkabel valt.

De piek van de terug levering is echter -2,6 MW, wat kan leiden tot spanningsproblemen in de huidige situatie. Na oplossing van deze spanningsproblemen kan Schiermonnikoog, op basis van dit scenario, energieneutraal worden zonder de wadkabel te verzwaren (maximaal vermogen -4,5 MW). Alles in overweging genomen, biedt dit scenario een pad naar een energieneutraal Schiermonnikoog, terwijl het evenwicht tussen vraag en aanbod wordt behouden en spanningsproblemen worden aangepakt. Tabel 4. Samenvattende tabel scenario 2

Afname piek [MW] Terug levering piek [MW] Elektriciteitsvraag [MWh/jaar] Transportbrandstoffen [MWh/jaar] Groengasvraag [MWh/jaar] Aantal huishoudens Vermogen warmtepompen thermisch [MW] Vermogen PV [MW] Vermogen wind [MW] Productie PV [MWh/jaar] Productie wind [MWh/jaar] Productie groengas [MWh/jaar] Productie transportbrandstoffen [MWh/jaar] Energieneutraal, inclusief transport [%]

110696

Scenario 2 Zonder extra opwek 2,2 -1,4 9.700 14.400 0 780 5,5 4,5 0 4.400 0 0 5.800 42%

Scenario 2 Elektrisch energieneutraal met zon en wind 2,2 -2,6 9.700 14.400 0 780 5,5 4,5 2 4.400 5.800 0 5.800 66%

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 30 van 59

6 Scenario 3: Verbruik, opwekking en mobiliteit elektrisch In dit scenario is het doel voor 2050 om de elektriciteitsvraag in te laten vullen door opwek door zon en wind en alle mobiliteit elektrisch. Hierbij zijn de vaardiensten buiten beschouwing gelaten. Vanuit Wagenborg is aangegeven dat de boten simpelweg te kort aan wal zijn in Schiermonnikoog om effectief geladen te worden. Allereerst is gekeken naar de maximale capaciteit van zon voor 2050. Om het landgebruik zo efficiënt mogelijk in te vullen worden eerst de daken van de huizen en gebouwen voor 100% benut door zonnepanelen. Daarnaast is rekening gehouden met 2 MW aan al aanwezige zonnepanelen die momenteel op de boeren daken liggen. De resultaten van de modellering staan in Figuur 13 als totaal en in Figuur 14 op uur basis. Met het aantal huizen en gebouwen dat nu op het eiland aanwezig is, betekent dit dat ongeveer 33% (16 TJ) van de elektriciteitsvraag kan worden ingevuld door zon op dak. De overige 66% (32 TJ) zal moeten worden geïmporteerd (zoals te zien is in elektriciteit uit import).

Figuur 13. Verdeling van de totale huidige en toekomstige vraag met 100% zon op dak & 2 MW bestaande zon op boeren daken

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 31 van 59

Figuur 14. Totale verdeling op uur basis voor 100% zon op dak & 2 MW op bestaande boeren daken

In de beschreven situatie wordt het doel van energieneutraliteit niet bereikt. Het enkel vervullen van de energiebehoefte met zonne-energie op daken blijkt onhaalbaar. Er is meer opwekking nodig om aan de energieneutrale doelstelling te voldoen. Om die reden is er gekeken naar het vervullen van de elektriciteitsbehoefte door middel van 100% zon op zowel particuliere als agrarische daken, en 10 MW extra op veldopstellingen. Er is berekend met de maximale potentie van zonne-energie op daken. Uit deze berekening blijkt al dat het niet mogelijk is om energieneutraal te worden, deze potentie wordt aanzienlijk lager wanneer alle beschermd dorpsgezicht uitgesloten worden van zon.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 32 van 59

Figuur 15 Verdeling van de totale huidige en toekomstige vraag naar elektriciteit met 100% zon op dak & 12 MW zon op boeren daken & op veld

Om te voldoen aan de elektriciteitsbehoefte in 2050, moet er jaarlijks ongeveer 32 TJ11 extra aan energie worden opgewekt. Met een oost-west georiënteerd zonneveld12 is er ongeveer 7,1 ha nodig en voor een zuidgeoriënteerd zonneveld13 is ongeveer 5,9 ha nodig om deze vraag op te voorzien. De investeringskosten voor een zonneveld van ongeveer 10 MW is ongeveer 4,9 miljoen euro14. Deze oplossing zorgt voor een volledige dekking van de vraag. In werkelijkheid zal, zoals ook te zien is in Figuur 16 op uur basis, op de momenten in de winter zonder zon, nog steeds 100% van de elektriciteitsvraag moeten worden gedekt door andere bronnen. Op deze wijze wordt energieneutraliteit dan ook niet behaald.

11

Ongeveer 8.900.000 kWh Gemiddeld 125 kWh per m2 per jaar bij oost-west opstelling 13 Gemiddeld 150 kWh per m2 per jaar bij zuid opstelling 14 https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2023-eindadvies-sde-plus-plus-2023-4814.pdf 12

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 33 van 59

Figuur 16 Totale verdeling op uur basis voor 100% zon op dak, 2 MW zon op boeren daken en 10 MW zonneveld

Om de gehele (geïmporteerde) vraag van ongeveer 8.900 MWh op te brengen op Schiermonnikoog zijn ongeveer 3 MW aan windmolens nodig. Zoals te zien in Figuur 18 betekent dit dat ongeveer net zo veel elektra wordt terug geleverd aan het net als dat afgeleverd moet worden, kortom energieneutraliteit wordt behaald.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 34 van 59

Figuur 17. Verdeling van de totale huidige en toekomstige vraag naar elektriciteit met 100% zon op dak, 2 MW zon op boeren daken & 3 MW windenergie

In Figuur 18 is te zien (in grijs) dat er nog steeds momenten zijn waarop geen wind aanwezig is. Om deze reden zal de volledige kabelcapaciteit aanwezig moeten blijven aangezien Figuur 16 laat zien dat ook op deze momenten windenergie niet voldoende energie opwekken.

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 35 van 59

Figuur 18. Totale verdeling op uur basis voor 100% zon op dak, 2 MW bestaande zon op boeren daken & 3 MW wind

110696

Energieverkenning Schiermonnikoog

Pagina 36 van 59

Samenvatting In het gepresenteerde scenario is gestreefd om tegen 2050 de elektriciteitsvraag volledig in te vullen met zonne- en windenergie, terwijl alle mobiliteit elektrisch wordt, met uitzondering van de veerdiensten. Het is vanuit Wagenborg aangegeven dat de boten simpelweg te kort aan wal zijn in Schiermonnikoog om effectief geladen te kunnen worden. Primair werd gekeken naar de maximale capaciteit van zonne-energie voor 2050. Het streven is om het landgebruik zo efficiënt mogelijk in te vullen door eerst de daken van woningen en gebouwen voor 100% te benutten met zonnepanelen. Daarnaast is er rekening gehouden met 2 MW aan zonnepanelen die momenteel op boerderijdaken liggen. Volgens de modellering (weergegeven in Figuur 13 en Figuur 14) kan ongeveer 33% (16 TJ) van de elektriciteitsvraag worden ingevuld met zonnepanelen op daken, gezien het huidige aantal woningen en gebouwen op het eiland. De resterende 66% (32 TJ) zou geïmporteerd moeten worden. Echter, alleen het invullen van de vraag met zonne-energie op daken zal niet leiden tot het bereiken van het doel van energieneutraliteit. Daarom is er ook gekeken naar het voldoen aan de elektriciteitsvraag door gebruik te maken van 100% zon op het dak, zonnepanelen op boerendaken, en 10 MW extra op het veld (zie Figuur 15).

Om te voldoen aan de elektriciteitsbehoefte in 2050, moet er jaarlijks ongeveer 32 TJ extra aan energie worden opgewekt. Dit zou kunnen worden bereikt met een oost-west georiënteerd zonneveld van ongeveer 7,1 ha of een zuidgeoriënteerd zonneveld van ongeveer 5,9 ha. De investeringskosten voor een dergelijk zonneveld van ongeveer 10 MW bedragen naar schatting 4,9 miljoen euro. Echter, ondanks deze volledige dekking van de vraag, zal er in de winter, tijdens zon arme periodes, nog steeds 100% van de elektriciteitsvraag moeten worden gedekt door andere bronnen, zoals te zien is in Figuur 16. Energieneutraliteit wordt op deze manier dus niet bereikt. Om de totale (geïmporteerde) vraag van ongeveer 8.900 MWh op Schiermonnikoog te dekken, zouden er ongeveer 3 MW aan windmolens nodig zijn. In dat geval kan de hoeveelheid zonne-energie op land drastisch verkleind worden of zelf volledig worden voorkomen. Dit zou betekenen dat er evenveel elektriciteit aan het net wordt terug geleverd als dat er wordt afgenomen, wat leidt tot het bereiken van energieneutraliteit, zoals te zien is in Figuur 17. Echter Figuur 18 toont aan dat er momenten zijn waarop er geen wind is. Dit betekent dat de volledige piekvraagcapaciteit behouden moet blijven, aangezien Figuur 16 aantoont dat ook op deze momenten zonne-energie niet in staat is om voldoende energie op te wekken.