14 - Bijlage 2 - Het Kennisdocument

1

Samenvatting en samenhang Kennisdocument en achtergronddocumenten De komende tijd werken we in gezamenlijkheid toe naar de Friese Energievisie. Met deze visie maken we keuzes over de te hanteren leidende principes in het Friese energiesysteem in relatie tot andere ruimtelijke ontwikkelingen. Om deze keuzes te kunnen maken zijn eerst de (on)mogelijkheden van het Friese energiesysteem in kaart gebracht. Alle verzamelde inzichten zijn te vinden in dit Kennisdocument of in één van de achtergronddocumenten. Hieronder volgt een overzicht van de inhoud per (achtergrond)document:

Het Kennisdocument: In dit document staan de belangrijkste inzichten in het huidige en verwachte Friese energiesysteem samengevat. Het stuk is slechts bedoeld om inzicht en inspiratie te bieden voor het vervolg. Het is geen stuk waar een bestuurlijk besluit over wordt verwacht. Hoofdzakelijk gaat het document in op drie inzichten: •

Inzicht 1: Fryslân kan aan zes belangrijke knoppen draaien in het energiesysteem. Deze zes knoppen zijn van grote invloed op de (efficiënte) inrichting van het Friese energiesysteem. We leggen in dit document uit hoe deze knoppen werken.

•

Inzicht 2: Regionaal zijn er verschillende type gebieden waar energievraag, -aanbod en –infrastructuur variëren. Sommige knoppen zijn daarom effectiever in het ene gebied dan in het andere. De verschillende gebieden worden toegelicht in dit document.

•

Inzicht 3: Er is niet één manier om het energiesysteem in 2050 in te richten. Er zijn verschillende scenario’s en perspectieven beschikbaar. Deze perspectieven zijn bekeken en geanalyseerd voor Fryslân. We geven per perspectief inzicht aan de hand van acht beantwoorde vragen.

Achtergronddocument 1) Inzicht in ontwikkelingen vraag en aanbod van elektriciteit: Dit achtergronddocument biedt inzicht in de verwachte ontwikkelingen aan de vraag- en aanbodzijde van elektriciteit tot 2050. Op basis van omvang (vraag of aanbod elektriciteit), spreiding (centraal of juist decentraal), gelijktijdigheid (aanbod gelijk met opwek) bepalen we welke ontwikkelingen een grote netimpact hebben in Fryslân. Dit zijn met name zonneweides, de verduurzaming van de gebouwde omgeving, de verduurzaming van de industrie en de verduurzaming van personenvervoer. Achtergronddocument 2) Inzicht in toekomstige belasting van het elektriciteitsnet: De ontwikkelingen uit achtergronddocument 1 hebben impact op het elektriciteitsnet. Deze impact wordt zichtbaar gemaakt in dit document. Vrijwel alle onderstations hebben een tekort aan capaciteit tot 2050. Zonopwek heeft de grootste impact op de stations. Achtergronddocument 3) Inzicht in potentie alternatieve energiebronnen: Integraal programmeren gaat, naast elektriciteit, ook over andere energiedragers, zoals warmte, biogassen en waterstof. Inzet van andere energiedragers kan het gebruik van elektriciteit verminderen (en hierdoor de netimpact reduceren). Dit document bevat een overzicht van de potentie van alternatieve energiebronnen.

De drie bronnen met de meeste potentie in Fryslân zijn aquathermie (TEO en TEA), biogas uit mest en geothermie. Achtergronddocument 4) Inzicht in de gehanteerde methodiek: Dit document geeft een overzicht van de drie stappen die zijn doorlopen om te komen tot de inzichten in de andere documenten.

Uw vragen over het toekomstige Friese energiesysteem beantwoord Kennisdocument ten behoeve van de Friese Energievisie

3

Inhoudsopgave

Dit document biedt een gezamenlijke kennisbasis die helpt bij het komen tot de Friese Energievisie

1. Inleiding en beantwoording hoofdvraag: Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem? 2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem? 1.

Hoe groot is de opgave naar een energieneutraal Fryslân?

2.

Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ voor heel Fryslân?

3.

Wat zijn de belangrijkste regionale ‘knoppen’?

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord 1.

Wat als het huidige beleid het uitgangspunt is tot 2050?

2.

Wat als we wind op land of water wel gaan toelaten?

3.

Wat als we volledig op kernenergie overstappen?

4. Wat als we waterstof in de gebouwde omgeving gaan inzetten? 5.

Wat als we de volledige warmtevraag willen invullen met duurzame warmtebronnen?

6.

Wat als elke gemeente zelf energieneutraal wordt?

7.

Wat als we het energiesysteem vanuit de Mienskip opbouwen?

8.

Wat als we het energiesysteem inrichten vanuit systeemperspectief?

Achtergronddocumenten voor verdieping (separate documenten) 1.

Inzicht in ontwikkelingen vraag en aanbod van elektriciteit

2.

Inzicht in toekomstige belasting van het elektriciteitsnet

3.

Inzicht in potentie alternatieve energiebronnen

4.

Inzicht in de gehanteerde methodiek

1. Inleiding en beantwoording hoofdvraag: wat zijn de meest bepalende aspecten in het Friese energiesysteem?

Fryslân kan aan zes belangrijke ‘knoppen’ draaien in het energiesysteem De energietransitie is in volle gang en het huidige energiesysteem is nog niet ingericht op het systeem van morgen. Een systeem met nieuwe manieren van energie-opwek, -productie, -gebruik en -verdeling vraagt om daarbij passende infrastructuur.

De energietransitie leidt op dit moment op veel plekken in Nederland tot congestie op het elektriciteitsnet en zo ook in Fryslân. Het is nodig dat enerzijds de energievoorziening beter aansluit bij de toekomstige behoefte. Anderzijds moeten ontwikkelingen zodanig op elkaar worden afgestemd dat de impact op het energienet zo klein mogelijk is. Integraal programmeren is een methodiek om in gezamenlijkheid in Fryslân hier stappen in te zetten. In dit traject werken we toe naar een Energievisie. Om te komen tot een Energievisie, wordt eerst het Friese energiesysteem in kaart gebracht. Wat zijn belangrijke ontwikkelingen binnen Fryslân en hoe willen we daarop inspelen met de inrichting van het Friese energiesysteem? Wat zijn ‘knoppen’ waaraan we kunnen draaien? Dit Kennisdocument heeft als doel antwoord te geven op deze vragen. Het geeft antwoord op de volgende hoofdvraag: Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

Om de hoofdvraag in het kort te beantwoorden: er zijn hoofdzakelijk zes knoppen waaraan gedraaid kan worden in het Friese energiesysteem (zie het figuur hiernaast). In het volgende hoofdstuk lichten we deze knoppen nader toe.

1 . B esparing 2 . A ftopping aansluitvermog en van zonneweides 3 . I n balans breng en en combineren op wek van zon e n wind

4. I nzet warmtenette n met duurzame bronnen e n s e izoensopslag 5 . I nzet b iogas, met name uit mest 6 . I nzet b atterijen en slim laden

Doel kennisdocument: inhoudelijke basis en géén besluitvormend document Dit kennisdocument bevat inzichten op basis van een dataverzamelingsproces van de FET. Het stuk is slechts bedoeld om inzicht en inspiratie te bieden voor het vervolg. Het is geen stuk waar een bestuurlijk besluit over wordt verwacht. De vragen die beantwoord worden, zijn inhoudelijk van aard en vrij van politieke uitgangspunten. Met dit document onder de arm kunnen ambtenaren en bestuurders een onderbouwd gesprek voeren om te komen tot de Energievisie. Keuzes en eventuele besluiten over het Friese energiesysteem volgen in de volgende fase van het integraal programmeren bij het opstellen van de Energievisie. Leeswijzer

Het document dat voor u ligt is een (bestuurlijk) hoofddocument met daarin de belangrijkste inzichten en conclusies. Het stuk is als volgt opgebouwd: •

Hoofdstuk 1: In dit hoofdstuk wordt het stuk ingeleid en antwoord gegeven op de hoofdvraag.

•

Hoofdstuk 2: Hier gaan we nader in op de meest bepalende aspecten van het Friese energiesysteem – op provinciaal en regionaal niveau.

•

Hoofdstuk 3: Vragen die u mogelijk heeft over het Friese energiesysteem worden hier in het kort beantwoord.

Aanvullend beschikken ambtenaren over een aantal inhoudelijke achtergronddocumenten. Deze documenten gaan nader in op ontwikkelingen van vraag en aanbod van elektriciteit, de netimpact van deze ontwikkelingen, de potentie van alternatieve energiebronnen en de methodiek om te komen tot dit document.

4

Hoofdstuk 2: Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

Dit hoofdstuk geeft voor Fryslân als geheel de bepalende aspecten en zoomt daarna in op regionale aspecten Box 2.1 Energieneutraal, energieonafhankelijk, CO 2-neutraal en klimaatneutraal De definities van energieneutraal, klimaatneutraal en CO 2-neutraal lopen nog wel eens door elkaar. Hieronder geven we de definities die in dit document worden gehanteerd: Dit hoofdstuk gaat nader in op de vraag: Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

•

Binnen een energieneutraal systeem wordt evenveel energie gebruikt als duurzaam geproduceerd. Het energieverbruik is netto nul. Een energiepositief systeem produceert meer duurzame energie dan dat het energie gebruikt.

•

Binnen een energieonafhankelijk systeem wordt uitsluitend energie gebruikt dat binnen het systeem duurzaam is geproduceerd.

•

Binnen een CO2-neutraal systeem is de CO2-uitstoot zo ver mogelijk gereduceerd en de restuitstoot wordt gecompenseerd, bijvoorbeeld door het aanplanten van bomen. De CO2-uitstoot is dus netto nul. Binnen een CO2-positief systeem wordt er meer CO2 uit de atmosfeer gehaald dan uitgestoten.

•

Binnen een klimaatneutraal systeem is de uitstoot van alle broeikasgassen en fijnstofdeeltjes zo ver mogelijk gereduceerd en de restuitstoot wordt gecompenseerd. De uitstoot van alle broeikasgassen en fijnstofdeeltjes is dus netto nul. Binnen een klimaatpositief systeem worden er meer broeikasgassen en fijnstofdeeltjes uit de atmosfeer gehaald dan uitgestoten.

Dit doen we in drie paragrafen:

•

Ten eerste wordt ingegaan op de Friese opgave om energieneutraal te worden. Box 2.1 hiernaast geeft een definitie van energieneutraliteit.

•

Ten tweede geven we de meest belangrijkste knoppen in het Friese energiesysteem voor Fryslân als geheel. Dit doen we op basis van een uitgebreide analyse die verder is toegelicht in achtergronddocumenten.

•

Ten derde zoomen we in op vijf (type) regio’s waarvoor de knoppen telkens wat variëren. We geven de vragers van energie, de aanbieders van energie en kansen om die met elkaar te verbinden.

6

7

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

Hoe groot is de opgave naar een energieneutraal Fryslân? Dit kennisdocument geeft een overzicht van kansen en knelpunten voor een duurzaam energiesysteem in 2050. Deze kansen en knelpunten zijn afhankelijk van de opgave in Fryslân voorligt om energieneutraal te worden. Op deze pagina geven we de opgave beknopt weer (in TWh, voor vergelijking met het RES-bod). In 2019 was de vraag naar energie in Fryslân ong. 17 TWh. Deze vraag komt voornamelijk uit de gebouwde omgeving (ong. 7 TWh) en uit mobiliteit (ong. 6 TWh). Door elektrificatie kan de energievraag gereduceerd worden tot ong. 12 TWh Elektrificatie zorgt voor veel energiebesparing. Dit komt doordat er geen verbrandingswarmte verloren gaat en elektrische apparaten een hoge efficiëntie (COP) hebben. Naast elektrificatie zorgt ook isolatie en de komende energiebesparingsplicht voor bedrijven jaren voor de nodige energiebesparing. In onderstaande figuur wordt voor 2050 de bandbreedte weergegeven tussen de scenario’s uit de systeemstudie Fryslân. In de hogere scenario’s wordt ook de Lelylijn meegenomen en de daarbij behorende additionele woningen.

18 16 14 12 10 TWh 8 6 4 2 0

Mogelijke ontwikkeling vraagzijde tot 2050

Mobiliteit (personenvervoer) Mobiliteit (vrachtverkeer) Gebouwde omgeving (utiliteit) Industrie Gebouwde omgeving (woningen) Landbouw (incl. glastuinbouw)

2019

2050

Met bestaande en vergunde projecten in de pijplijn wekt Fryslân 2,5 TWh aan duurzame elektriciteit op Windpark Fryslân levert hiervan het grootste deel, namelijk ong. 1,5 TWh. Als de RES-ambitie van 3 TWh in 2030 behaald wordt, is er aanvullend nog ongeveer 7 tot 11 TWh opwek nodig om in 2050 energieneutraal te worden. De precieze hoeveelheid is afhankelijk van hoeveel er bespaard kan worden.

Met maximale inzet van biogas en duurzame warmte kan er ca. 4,6 TWh aan energie worden opgewekt Geothermie, aquathermie en biogas uit mest hebben de grootste potenties om hieraan bij te dragen. De haalbaarheid of wenselijkheid van de inzet van deze bronnen is niet meegenomen in deze rekensom.

De overblijvende opgave is nog ong. 4,4 TWh extra productie van energie Na besparing en maximale inzet van biogas en duurzame warmte wordt er aanvullend nog anderhalf tot ruim twee keer het zelfde RES-bod gevraagd om energieneutraal te worden.

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

16,7

Mogelijke ontwikkeling aanbodzijde tot 2050 (watervalgrafiek)

11,7 1,9

0,5

0,3

9,0 2,1 2,5

Vraag 2019 Vraag 2050 [Referentie]

Wind RES 1.0

Zon op dak Zon-op- RES 1.0 veld RES 1.0

4,4

Opgave na Biogas Warmte Opgave na RES 1.0 (mest, VGI, (geo, aqua, max inzet overig) overig) alternatieven

8

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

Zes bepalende knoppen waar Fryslân aan kan draaien Het Friese energiesysteem is aan het veranderen. Om uitgangspunten voor het toekomstige energiesysteem in Fryslân te bepalen, is het van belang dat de belangrijkste ‘knoppen waaraan gedraaid kan worden’ inzichtelijk worden gemaakt. Deze bepalende aspecten zijn voor Fryslân bepaald op basis van dataverzameling en analyse. Op deze pagina wordt de relatie tussen de verschillende aspecten nader geduid.

Zes knoppen waaraan gedraaid kan worden Op basis van de twee ontwikkelingen met grote impact op het energiesysteem zijn er zes knoppen waaraan gedraaid kan worden op provincieniveau. Deze knoppen worden nader toegelicht op de volgende pagina.

Twee ontwikkelingen met grote impact

Er spelen diverse ontwikkelingen in Fryslân die van invloed zijn op het energiesysteem. Er zijn in het bijzonder twee ontwikkelingen die veel van het huidige energiesysteem vragen en dit nog meer zullen doen in de toekomst als we op het huidige pad doorgaan. Deze staan hieronder omschreven:

1. Besparing

1. Zon en geen wind: In het Friese energiesysteem wordt er steeds meer elektriciteit opgewekt met zonnepanelen. Zonneweides vragen om een groter en geconcentreerder elektrisch vermogen dan zon op daken. Zonneweides vragen daarom veel van de netinfrastructuur. En niet alleen qua omvang (aantal MW). Zonnepanelen leveren alleen energie op als de zon schijnt en dat is vaak niet het moment waarop er veel vraag naar elektriciteit is. Naast opwek via zon, kan ook de wind worden gebruikt voor opwek van duurzame elektriciteit. Met hetzelfde vermogen leveren windturbines meer elektriciteit dan zonnepanelen. Daarnaast is de gelijktijdigheid met de energievraag beter: het waait immers vaak harder in de winter wanneer de energievraag hoger is. Uitbreiding van (grote) windturbines is op dit moment beleidsmatig niet mogelijk waardoor er extra druk op opwek via zon ontstaat.

2. Aftopping aansluitvermogen van zonopwek

2. Elektrificatie van het personenvervoer en de gebouwde omgeving: Fossiele brandstoffen worden steeds vaker vervangen door elektriciteit. Dit geldt in hoge mate voor het personenvervoer en in de gebouwde omgeving. Voor personenvervoer maken traditionele benzineauto's plaats voor elektrische voertuigen. In een groot deel van de Friese gebouwde omgeving is de warmtepomp daarnaast het aangewezen alternatief. Bovendien wordt de hybride warmtepomp verplicht vanaf 2026. De hoge vraag naar elektriciteit komt in beide sectoren in pieken: bijvoorbeeld als het koud is of als mensen de auto laden na het werk. Dit zorgt voor een grote impact op het net.

3. In balans brengen en combineren opwek van zon en wind

4. Inzet warmtenetten met duurzame bronnen en seizoensopslag

5. Inzet biogas, met name uit mest

6. Inzet batterijen en slim laden

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

Zes bepalende knoppen waaraan gedraaid kan worden in Fryslân (2) 1. Besparing In het energiesysteem geldt altijd: wat je niet gebruikt, hoef je niet op te wekken. Volgens de Trias Energetica is daarom energiebesparing altijd de eerste stap. Ook in Fryslân is er veel mogelijkheid om te besparen. Ten eerste zorgt elektrificatie van sectoren die nu fossiele technieken gebruiken (met verbranding waardoor energie verloren gaat) voor een vergroting van efficiëntie en daarmee besparing. Ten tweede is er ook in de gebouwde omgeving veel mogelijkheid om te besparen door te isoleren. Ook zullen industrieën ook steeds zuiniger worden in het gebruik van energie, mede door de energiebesparingsplicht. Tot slot kan er ook voor gekozen worden om bepaalde vragers van energie niet toe te laten binnen Fryslân.

2. Aftopping aansluitvermogen van zonopwek Zonnepanelen werken maar een klein deel van de jaar op maximaal vermogen. Door het maximale vermogen van de netaansluiting te beperken (aftopping) kan de netimpact worden gehalveerd, maar blijft zo’n 90% van de opbrengsten behouden. Hierdoor wordt de impact van zonnevelden op het elektriciteitsnet verminderd.

3. In balans brengen en combineren opwek van zon en wind Het toevoegen van windmolens bij zonnevelden zorgt voor een toename in energieproductie, maar met een geringe extra impact op het elektriciteitsnet. Dit komt doordat opwek met zon en wind complementair aan elkaar zijn (als de zon schijnt, waait het vaak minder en vice versa). Daarnaast waait het meer in de winter, wanneer de energievraag het hoogst is. Zo komen aanbod en vraag in de tijd dichter bij elkaar te liggen, waardoor er minder elektriciteit door het net getransporteerd hoeft te worden.

4. Inzet warmtenetten met duurzame bronnen en seizoensopslag Om de impact van de elektrificatie van de warmtevraag van woningen te reduceren, kunnen er andere warmtevoorzieningen worden ingezet. Dit geldt voor plekken waar de warmtedichtheid groot genoeg is voor een warmtenet. De warmtebronnen met de meeste potentie in Fryslân zijn aquathermie (TEO 1,9 TWh en TEA 0,45-0,65 TWh) en geothermie (0,45 – 2,4TWh), maar er bestaan ook andere bronnen zoals bodemenergie of zonthermie. Seizoensopslag van warmte helpt bij het bufferen van de extra energievraag in de winter. Het benutten van de potentie van duurzame warmtebronnen blijkt in de praktijk nog lastig.

5. Inzet biogas, met name uit mest De hoeveelheid mest in Fryslân is zeer groot. Biogas uit mest is hierdoor een belangrijke knop om aan te draaien (potentie ong. 1,2 TWh). Naast mest zijn er andere bronnen van biomassa om biogas of groen gas mee te produceren, maar de potentie hiervan is lager. Groen gas kan gebruikt worden in de gebouwde omgeving. Maar biogassen kunnen ook op andere manier ingezet worden, zoals voor meer flexibiliteit in aanbod van elektriciteit via een Warmtekrachtkoppeling (WKK).

6. Inzet batterijen en slim laden Ook kunnen piekvermogens worden opgevangen in een batterij en op een later moment worden afgegeven. De impact van personenvervoer en in bredere zin batterijen, kan worden gereduceerd door batterijen slimmer op te laden of zelfs te gebruiken om elektriciteit terug te leveren aan het net wanneer er veel vraag is. Hierdoor kan elektrisch personenvervoer een positieve impact hebben op het elektriciteitsnet.

9

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

De bepalende ‘knoppen’ variëren per type gebied in Fryslân Nu de zes belangrijkste knoppen voor heel Fryslân in beeld zijn, is het ook belangrijk nader in te zoomen naar regionale verschillen. We definiëren vijf type gebieden in Fryslân die onderling verschillen op het gebied van energievraag- en aanbod en kansen om deze aan elkaar te koppelen. Deze gebieden worden op de volgende pagina nader toegelicht op een kaart.

Kansen voor het bij elkaar brengen van vraag- en aanbod, bijvoorbeeld met energiehubs, liggen binnen deze gebieden maar ook waar deze gebieden elkaar raken. Parallel aan het integraal programmeren, wordt er in Fryslân onderzoek gedaan naar waar en hoe energiehubs in Fryslân kunnen worden ingericht.

Landelijk gebied

Stedelijk gebied

Industriële clusters

Logistieke knooppunten

Waddeneilanden

10

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

11

‘Knoppen’ in stedelijk en landelijk gebied Stedelijk gebied

Landelijk gebied

Steden hebben te maken met specifieke ontwikkelingen die toe te schrijven zijn aan het gebrek aan ruimte en de grotere bevolkings- en woningdichtheid. Door een gebrek aan boven- en ondergrondse ruimte zijn (elektriciteits)infrastructuur uitbreidingen moeilijker. Dit geldt ook voor grootschalige opwek. De woning- en bevolkingsdichtheid zorgt voor een hoge dichtheid van de warmtevraag, met name in hoogbouw (wijken). Binnen Fryslân zijn er meerdere steden die hiermee te maken hebben, maar de steden waar deze ontwikkelingen het meest dominant zijn, zijn de steden Leeuwarden, Heerenveen, Drachten en Sneek.

Fryslân is een relatief dunbevolkte provincie met veel landelijk en weids gebied. Dit gebied wordt met name vormgegeven door de aanwezigheid van kleinere dorpen en grote hoeveelheden agrarische bedrijven. Deze agrarische bedrijven bevinden zich doorgaans op de haarvaten van het elektriciteitsnet, hebben toegang tot relatief grote hoeveelheden (rest)biomassa en hebben in de vorm van schuren een relatief groot dak oppervlak. Voor deze ondernemingen spelen buiten energievoorziening ook prangende onderwerpen zoals stikstofuitstootreductie een rol.

Dominante ontwikkelingen in de vraag naar energie • Verduurzaming van de warmtevraag. De verduurzaming van de gebouwde omgeving heeft de grootste impact in stedelijk gebied. Veelal zal dit via elektriciteit gebeuren, maar ook via warmtenetten of groengas kan er verduurzaamd worden. • Toename van elektrisch personenvervoer. Via laadpalen (publiek of privaat) zullen er steeds meer personenauto’s worden opgeladen. • De Lelylijn. In Drachten komt een nieuw station voor de Lelylijn. De Lelylijn gaat gepaard met een additionele elektriciteitsvraag. Dominante ontwikkelingen in het aanbod van energie

Door relatief weinig ruimte en biomassa is het aanbod van energie vanuit stedelijk gebied beperkt. Zon op dak is hier de dominantste aanbod ontwikkeling. Kansen in het stedelijk gebied • Warmtenetten. Door de relatief hoge dichtheid van de warmtevraag bieden warmtenetten een alternatief voor elektrisch verwarmen. In combinatie met (ondergrondse) warmte-opslag kan de gebouwde omgeving worden verduurzaamdmet beperkte impact op het elektriciteitsnet. Indien woningen voldoende geïsoleerd zijn, kan ook lage temperatuur warmte worden ingezet met bijvoorbeeld bodem, lucht en aquathermie als bron. • Net bewust en bidirectioneel laden via publieke laadpalen. Door netbewust (bv niet tussen 5 en 7 ‘s avonds en juist wel als de zon schijnt) te laden kan de impact van elektrische personenvoertuigen op de elektriciteits-infrastructuur beperkt blijven of positief worden. Via bidirectioneel laden kan ook (duurzame) energie geleverd worden op momenten dat er onvoldoende opwek is.

Dominante ontwikkelingen in de vraag naar energie In het landelijk gebied zijn relatief weinig grote veranderingen in de vraag naar energie te verwachten al lijkt in de verdere toekomst het verduurzamen van de werktuigen een additionele vraag met zich mee te brengen. Dominante ontwikkelingen in het aanbod van energie • Zonneweides. Door relatief veel ruimte en de druk om de veestapel te verkleinen ontstaat er voor agrarische bedrijven een nieuw business model in het creëren van zonneweides. • Biogas en groengas productie. Door beschikbaarheid van biomassa en steeds bredere afzetmarkt (bijmengverplichting). • Grootschalig zon op dak. Kansen in het landelijk gebied • Zelfvoorziening energie. In de vorm van eigen opwek (zon en kleine windmolens) en eigen opslag in de vorm van batterijen en brandstofproductie voor werktuigen. Hierdoor is er minder elektriciteitstransport nodig. Groen gas productie. Productie van groengas voor eigen gebruik en voor invoeding. Zorgt daarbij ook voor vermindering van stikstofuitstoot. Financiering en organisatie (op schaal) zijn hier nog knelpunten. • Wind en zon bij elkaar. Door windmolens bij grote hoeveelheden zon te plaatsen (of andersom), of zelfs achter de zelfde aansluiting (cablepooling) kan het net effectiever worden gebruikt zonder dat er een verzwaring nodig is. • Batterij bij opwek.

Dit kan de netimpact van opwek verlagen, waardoor verzwaring niet nodig is en vraag en aanbod beter op elkaar aansluiten. • Aftoppen van opwek. De impact van opwek op de infrastructuur kan beperkt worden door deze niet op zijn maximale vermogen te laten functioneren. Hierdoor kan de impact halveren waarbij nog bijna 90% van de energetische opbrengsten en meer dan 90% van de inkomsten bestaan blijven.

12

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

Regionale ‘knoppen’ in het Friese energiesysteem Het waddengebied

Logistieke knooppunten

V raag naar energie: • Elektrificatie Innovatieve ontwikkelingen in aanbod van energie: • Zon op water • Tidal power • Blue energy K ansen: • Zelfvoorziening van energie • Vermijden van aanleg nieuwe wadkabel • Lokale groen gas en waterstofproductie • Dag- en seizoensopslag

V raag naar energie: • Elektrificatie van transport Aanbod van energie: • Grootschalig zon op dak K ansen: • Batterijen netbewust en bidirectioneel laden • Aanbod bij vraag plaatsen

Het landelijk gebied

V raag naar energie: • Verduurzaming brandstoffen Aanbod van energie: • Zonneweides • Biogas en groen gas productie • Grootschalig zon op dak K ansen: • Zelfvoorziening van energie • Groen gas productie • Wind opwek • Aftoppen zonne-energie • Batterijen bij opwek

Het stedelijk gebied V raag naar energie: • Verduurzaming van de warmtevraag • Toename van elektrisch personenvervoer • De Lelylijn Aanbod van energie: • Zon op dak K ansen: • Warmtenetten • Netbewust en bidirectioneel laden

Industriële clusters V raag naar energie: • Elektrificatie van bedrijfsprocessen • Energiebesparing(splicht) Aanbod van energie: • Restwarmte benutting • Beschikbaarheid van biomassa K ansen: • Groen gas of biogas productie • Maximaal gebruik maken van restwarmte • Aanbod bij vraag plaatsen • Flexibel produceren

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

13

‘Knoppen’ in industriële clusters en logistieke knooppunten Industriële clusters

Logistieke knooppunten

Verduurzaming van de industrie wordt gekenmerkt door een grote centrale energievraag meestal voor verwarmingsprocessen zoals boilers, ovens of stoomproductie. In Fryslân zijn er meerdere industriële clusters, de voornaamste clusters bevinden zich in Heerenveen, Leeuwarden, Drachten, Harlingen, Bolsward en Lemmer. Specifiek in Fryslân is de voedingsmiddelenindustrie erg groot en relatief energie-intensief. De industrie in Fryslân heeft geen hoge temperatuur processen (zoals in de keramische of staal industrie), waardoor elektrificatie een verduurzamingsmogelijkheid is.

De logistieke sector wordt gekenmerkt door veel transportbewegingen maar ook door relatief grote dakoppervlaktes, bijvoorbeeld bij distributiecentra. Verduurzaming van dit transport gebeurt relatief snel en elektrificatie is hier vooralsnog de meest voorkomende mogelijkheid, zeker van (nationaal) vrachtwagenvervoer en bestelbussen, maar ook voor de binnenvaart en veerdiensten wordt elektrificatie als optie genoemd. In Fryslân zijn er logistieke knooppunten in Harlingen (haven), Heerenveen, Drachten en Leeuwarden. De logistieke knooppunten, worden door elektrificatie gekenmerkt door grote batterijcapaciteiten en de vraag naar grote vermogens om batterijen snel te kunnen laden.

Dominante ontwikkelingen in de vraag naar energie • Elektrificatie van bedrijfsprocessen. Het vervangen van gasovens en -boilers naar elektrische varianten. • Energiebesparing(splicht). Door deze plicht ontstaat een afname in energieverbruik. Waarbij besparingsmaatregelen verplicht zijn, indien bijhorende investeringen zich binnen vijf jaar terugverdienen.

Dominante ontwikkelingen in het aanbod van energie • Restwarmte benutting. Restwarmte vanuit de industrie wordt steeds meer toegepast in eigen processen of ingezet in warmtenetten. • Beschikbaarheid van biomassa. De voedingsmiddelenindustrie heeft de beschikking over een relatief grote stroom rest-biomassa die mogelijk kan worden ingezet voor energetische doeleinden. Kansen bij industriële clusters • Groengas of biogas productie. De voedingsmiddelenindustrie heeft toegang tot biomassa dus biogas/groengas productie kan hier worden benut. Daarnaast is groengas makkelijker in te voeden dan bijvoorbeeld in het landelijk gebied, omdat partijen al een relatief grote aansluiting hebben. • Maximaal gebruik maken van restwarmte. Of in eigen proces, of bij een andere partij op het cluster of ter levering aan een warmtenet. • Aanbod bij vraag plaatsen. Door energie ook lokaal op te wekken en mogelijk achter dezelfde aansluiting te houden kan energie worden geproduceerd zonder dat hier netverzwaring voor hoeft plaats te vinden. • Flexibel produceren. Door de energievraag af te stemmen op de productie of door piekmomenten te mijden is minder infrastructuur nodig.

Dominante ontwikkelingen in vraag naar energie • Elektrificatie van transport. Verduurzaming van het transport lijkt voornamelijk via elektrificatie te gaan waarbij verbrandingsmotoren worden vervangen door elektrische voertuigen. Bij de scheepvaart, worden mogelijk batterijwissels toegepast in plaats van direct laden. Dominante ontwikkelingen in het aanbod van energie • Grootschalig zon op dak. Door de grote dakoppervlaktes en hoge energievraag worden er vaak zonnepanelen geplaatst. Kansen bij logistieke knooppunten • Batterijen netbewust en bidirectioneel laden. Door netbewust (bijv. niet tussen 5 en 7 ‘s avonds en juist wel als de zon schijnt) te laden kan de impact van de logistieke sector op de elektriciteitsinfrastructuur beperkt blijven of positief worden. Via bidirectioneel laden kan ook (duurzame) energie worden geleverd op het moment dat er te weinig opwek is. • Aanbod bij vraag plaatsen. Door energie ook lokaal op te wekken en mogelijk achter dezelfde aansluiting te houden kan energie worden geproduceerd zonder dat hier netverzwaring voor hoeft plaats te vinden, waarbij kosten worden gereduceerd. Daarnaast kan dit in geval van bidirectioneel laden ook weer geleverd worden bij grote vraag.

2. Wat zijn de belangrijkste ‘knoppen’ waar Fryslân aan kan draaien in het energiesysteem?

‘Knoppen’ in het Waddengebied Het Waddengebied

Het Waddengebied met daarin de vier Friese eilanden en de Afsluitdijk is een uniek stuk Fryslân. Zowel door de betekenis van het gebied voor de natuur, als de beperkte fysieke verbondenheid met het vasteland. Ook de aanwezigheid van een zoet/zoutwatergrens bij de Afsluitdijk geeft mogelijkheden. De eilanden zijn verbonden met het vasteland via wadkabels en de aanleg van meer bekabeling is duur en heeft een impact op de omgeving. Indien er niet wordt besloten tot nieuwe wadkabels zullen de eilanden meer zelfvoorzienend moeten worden in de elektriciteitsvoorziening of bijvoorbeeld groengas moeten invoeren om volledig te verduurzamen. De karakteristieken van het gebied bieden gelegenheid voor de inzet van nieuwe, minder voorkomende technieken. Innovatieve ontwikkelingen in het aanbod van energie • Zon op water. Zon opwek op zee of ander water kan ruimte en natuur besparen. • Tidal power. Energie halen uit getijdeverschillen of stromingen kan een stabiele vorm van energievoorziening zijn. Momenteel wordt het nog zeer beperkt toegepast, bij de Afsluitdijk wordt momenteel via een 'tidal kite' energie opgewekt. Er zijn plannen voor flinke opschaling hiervan. Bij Ameland is de eerstvolgende gepland. • Blue energy. Energie halen uit het samen komen van zoet en zout water. Deze vorm is dus ook niet weersafhankelijk.

Ook hier is op de Afsluitdijk een proefinstallatie voor gestart met de ambitie om flink te groeien.

Kansen voor zelfvoorziening op de eilanden • Zelfvoorziening energie. Net als in het landelijke gebied is de energievraag op de Wadden relatief laag waardoor de gemeenten daar zelfvoorziening van energie als kans zien. • Lokale groen gas en waterstof productie. Door reststromen van bijvoorbeeld waterzuiveringsinstallaties en restafval op het eiland zelf op te waarderen en op te slaan kan de noodzaak voor invoer van energie worden beperkt. • Dag en seizoensopslag. Om jaarrond zelfvoorzienend te zijn, is opslag capaciteit nodig. Voor binnen dagelijks opslag is elektriciteit op te slaan in batterijen waardoor zon en wind opwek op een later moment worden gebruikt. Om ook door de seizoenen heen energie op te slaan zijn warmte- en gasopslag mogelijk en noodzakelijk. Dit kan zowel onder- als bovengronds.

14

Hoofdstuk 3: Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

Dit hoofdstuk geeft antwoord op acht vragen over het Friese energiesysteem Om te komen tot de Friese Energievisie zijn er vast vragen die leven bij ambtenaren of bestuurders. Dit gaat over de inzet van bepaalde energiebronnen, de uitwerking van huidig beleid of over bepaalde perspectieven op het energiesysteem. Dit hoofdstuk heeft als doel deze vragen beknopt te beantwoorden. Om deze vragen te beantwoorden is gebruik gemaakt van beschikbare literatuur, van beleidsdocumenten en van de analyse die in de achtergronddocumenten verder is toegelicht. De volgende vragen worden beantwoord in dit stuk (u kunt op de vraag klikken om direct naar de beantwoording te gaan). 1. Wat als het huidige beleid het uitgangspunt is tot 2050? 2. Wat als we wind op land of water wel gaan toelaten?

3. Wat als we volledig op kernenergie overstappen? 4. Wat als we waterstof in de gebouwde omgeving gaan inzetten? 5. Wat als we de volledige warmtevraag willen invullen met duurzame warmtebronnen? 6. Wat als elke gemeente zelf energieneutraal wordt?

7. Wat als we het energiesysteem vanuit de Mienskip opbouwen? 8. Wat als we het energiesysteem inrichten vanuit systeemperspectief?

16

17

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

1. Wat als het huidige beleid het uitgangspunt is tot 2050? Het huidige provinciale beleid geeft richtlijnen over de invulling van duurzame opwek in de provincie. Zonne-energie is gewenst op daken, langs N- en Awegen, op braakliggend terrein en op zandwinplassen. Voor wind wordt er ingezet op het ophogen van buurtmolens tot 100 m tiphoogte en op bedrijventerreinen. Daarnaast zijn kleinere windmolens (ashoogte tot 15m) toegestaan bij agrarische bedrijven en recreatie. Grotere molens zijn niet toegestaan op andere plekken, evenals grootschalige zonne-opwek op agrarische gronden. Analyse van Provincie en Berenschot De Provincie Fryslân en Berenschot hebben de potentie duurzame opwek van het provinciale beleid ingeschat op basis van een (GIS-)analyse. De achterliggende analyse is beschikbaar in de achtergronddocumenten. Beleid heeft enerzijds beperkte netimpact door weinig grootschaligheid, anderzijds wel veel kleinschalig zon met slechte gelijktijdigheid met gebruik Wind opwek zal in het huidige beleid niet zorgen voor significante netimpact. Zeker de kleine erfmolens voor eigen gebruik, zullen niet bepalend zijn voor de infrastructuur. Dit komt, omdat hiervoor geen grote hoeveelheid elektriciteit getransporteerd hoeft te worden. Ook de locaties van grotere windmolens bij bedrijventerreinen is vanuit net-perspectief goed, omdat deze vlak bij de energievraag worden geplaatst.

Kleinschalige opwek via daken heeft een kleinere impact dan grootschalige opwek, omdat een deel van de opwek direct gebruikt kan worden. Het provinciale beleid laat weinig ruimte voor grootschalige zonopwek. Waar dit wel wordt toegestaan, is dit wel op relatief afgelegen gebieden (zandwinplaatsen) of gebieden met dunne (landelijk gebied) of geen infrastructuur (A- en N-wegen). Duurzame opwek die mogelijk is binnen het bestuursakkoord kan 20-25% van de huidige energievraag voorzien In de figuren hieronder is te zien dat de praktische potentie van vier technieken uitkomt op ongeveer 4 TWh. Dit is ongeveer een kwart van vraag naar energie in 2019. De theoretische potentie is weliswaar hoger (13,5 TWh), maar de verwachting is dat dit niet volledig benut kan worden (zie achtergronddocument). Deze berekening zegt niets over het RES-bod in 2030, wat mogelijk binnen het huidige beleid behaald kan worden. Er ontstaat in 2050 een tekort om energieneutraal te worden, ook met besparing, maximale benutting van andere energiebronnen én efficiëntietoename Indien de energievraag daalt naar ong. 12 TWh door besparingen, dan kan iets meer dan een derde hiervan ongeveer worden ingevuld door andere energiebronnen (warmte, biogas, etc.). Als de bestaande opwek (wind en zon) blijft bestaan (en indien nodig vervangen wordt), dan blijft er een tekort over van ca.

2 TWh om binnen het beleid energieneutraal te worden.

Potentieel tov vraag [TWh]

18

Potentie van bestuursakkoord [TWh]

Besparing en efficiëntietoename

16

8

14 12

6

10

4

8 6

2

4

0 Zon op dak

Zon overig

Wind (100m tip)

Theoretisch

Praktisch

Wind (15m as)

2

0

Vraag 2019

Vraag 2050

Praktische Windpark potentie Fryslan bestuursakkoord

Potentie alternatieve energiedragers

Totaal potentie

18

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

2. Wat als we wind op land of water wel gaan toestaan? Vanwege het huidige provinciale beleid zijn er beperkte mogelijkheden om grotere windturbines te installeren in Fryslân. Op deze pagina gaan we in op de vraag: wat als wind wel wordt toegestaan? We bekijken dit vanuit energieperspectief en vanuit de netimpact die ontstaat voor zowel zon- als windenergie. Energiesysteem Vanuit systeemperspectief zijn er twee voordelen voor windturbines, ten opzichte van zonpv:

•

Meer wind dan zon: In Nederland waait het meer dan de zon schijnt. Een windturbine is ongeveer 3.500 uur van de in totaal 8.760 uur per jaar in staat om stroom op te wekken (40%). Voor zon-pv is dit 950 uur of 10%.Daarnaast levert een grotere windturbine meer ‘vollasturen’ dan zon. Dat betekent dat met hetzelfde vermogen (MW) meer stroom opgewekt kan worden met windturbines dan met zonnepanelen. Hierdoor is er minder infrastructuur nodig om de zelfde hoeveelheid energie op te wekken en te transporteren.

•

Vraag en aanbod bij elkaar: Het waait in de winter doorgaans harder dan in de zomer. Tijdens de winter is de vraag naar energie ook hoger. Doordat vraag en aanbod hier meer in lijn liggen, is er minder noodzaak om elektriciteit op te slaan of af te toppen.

•

Grote of kleine turbine? Bij een verdubbeling van de diameter van de rotor kan er een verviervoudiging aan energie worden geproduceerd. Daarnaast waait het op grotere hoogte vaak harder en constanter. Hierdoor kan er meer energie uit de zelfde windmolen worden gehaald als de tiphoogte verhoogd wordt. Grotere turbines zijn dus energetisch voordeliger dan kleinere. Dit is zichtbaar in de hoeveelheid molens die nodig zijn om te voorzien in de Friese energievraag.

Ruimte Vanuit ruimtelijk perspectief zijn er twee voordelen voor zonnepanelen te bedenken, ten opzichte van windturbines: •

Zonnepanelen kunnen makkelijker uit het zicht worden geplaatst en meervoudig ruimtegebruik is (net als bij wind) mogelijk.

•

Windmolens moeten relatief ver uit elkaar staan om een goed rendement te behalen. Hierdoor is relatief veel ruimte nodig. Zo beslaat windpark Fryslân ca 3.400 ha met 89 turbines. Per turbine is de hoeveelheid direct ruimtegebruik wel veel kleiner dan voor zon-pv.

Invulling van de Friese energievraag met verschillende type windmolens

In hoofdstuk 2 is de energievraag en het gat naar energieneutraliteit naar 2050 toe ingeschat. Dit gat tussen huidige opwek (RES 1.0) en de totale vraag bedraagt nog ca. 9 TWh. Als dit moet worden opgewekt zijn er: •

~90.000 erfmolens of

•

~1.150 windmolens met tiphoogte 100m of

•

~600 windmolens met tiphoogte 180m (vergelijkbaar met windpark Fryslân) of

•

~215 windmolens met tiphoogte 260m (vergelijkbaar met grootste molen op de Maasvlakte) of

•

~9.500 hectare aan zon-pv nodig.

Een nadere toelichting van deze inschatting is opgenomen in de achtergronddocumenten.

Netimpact van verschillende opties De netimpact van de invullingen met zon-pv is veruit het grootst, er is namelijk zo’n 9,5 GW aan vermogen nodig waar dit voor wind ongeveer 3,5 GW is. Daarnaast is de gelijktijdigheid met gebruik ook beter voor wind, waardoor er een kleiner deel via de infrastructuur getransporteerd dient te worden. Het verschil tussen de verschillende windmolens is kleiner. Dit komt voornamelijk door de spreiding hiervan. De kleine erfmolens zullen meer lokaal geplaatst en gebruikt kunnen worden. Voor grotere windmolens is meer transportcapaciteit nodig. Daarentegen is de opbrengst van lagere windmolens wel kleiner, waardoor er een groter totaal opgesteld vermogen nodig is.

19

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

3. Wat als er groene waterstof in de gebouwde omgeving wordt ingezet? De beschikbaarheid van groene waterstof is zeer onzeker, vooral op de korte termijn (zie in het kader hiernaast). Hieronder geven we een kort rekenvoorbeeld in het geval dat Fryslân eigen groene waterstof gaat produceren ter vervanging van aardgas voor woningen. Hierbij worden utiliteiten buiten beschouwing gelaten.

Waterstof: een aantal feiten op een rij •

Productie: Waterstof is geen energiebron maar een energiedrager. Dit betekent dat alle waterstof geproduceerd moet worden. Als we uitgaan van groene waterstof, wordt dit met duurzame elektriciteit geproduceerd. Bij de productie van waterstof gaat een groot deel (tot 65%) van de energie verloren.

Ten eerste is hiervoor opwek van duurzame elektriciteit nodig en ten tweede elektrolysers om deze elektriciteit om te zetten in waterstof. Hieronder schetsen we drie scenario’s voor de invulling van de energievraag van Friese woningen: 1) via all-electric warmtepompen, 2) via waterstof en 3) via een combinatie (waterstof voor slecht te isoleren woningen) worden verwarmd. In alle scenario’s zijn woningen geïsoleerd tot aan label B.

•

Transport: Waterstof kan met kleine aanpassingen via het huidige gasnet getransporteerd worden, maar inpandig moet er wel aanpassingen worden gedaan (aanpassing of vervanging van het gasfornuis en cv-ketel). Dit is omdat waterstof andere chemische eigenschappen heeft dan aardgas.

•

Toepassingen: (Grijze of blauwe) waterstof wordt momenteel vooral ingezet als grondstof in de (petro) chemie en kunstmestindustrie (ammoniakproductie). Waterstof wordt nog nauwelijks gebruikt voor energetische toepassingen, maar kan voornamelijk voor hoge temperatuurprocessen (>1000 oC) een logische vervanging van aardgas zijn. Eventuele toepassing van waterstof(dragers) lijkt ook te passen bij langeafstandstransport zoals bij het zwaar wegtransport, scheepvaart en luchtvaart. Tot slot wordt waterstof waarschijnlijk ingezet voor elektriciteitsproductie bij schaarste.

•

Kosten: De kosten van groene waterstof worden naar verwachting hoog,omdat een groot deel van de ingekochte elektriciteit verloren gaat in de productie en de bouw en operatie van de opwekfaciliteiten (elektrolysers). Bij inzet in woningen zullen ook nog kosten komen, gerelateerd aan inpandige verbouwingen, zoals hierboven beschreven.

•

Beschikbaarheid: Groene waterstof is nog maar zeer beperkt beschikbaar en het is nog erg onzeker hoeveel hiervan beschikbaar komt in de toekomst. Importeren van groene waterstof via de waterstofbackbone is voorlopig nog niet aan de orde. Gasunie is voornemens om de industriële clusters te verbinden en daarnaast lijken ook omgebouwde elektriciteitscentrales logische eerste aangeslotenen. De backbone, die door Fryslân loopt zal naar verwachting niet vóór 2030 waterstof bevatten. Daarnaast is de verwachting dat überhaupt groene waterstof erg schaars blijft.

•

Opslag- en afnameflexibiliteit: Een groot voordeel van waterstof is dat het kan worden opgeslagen voor langere tijd, net als aardgas. Daarnaast kunnen elektrolysers zeer veel flexibel vermogen leveren, door waterstof te produceren wanneer er een overvloed is aan elektriciteitsaanbod. Hierdoor hoeven er minder investeringen in het elektriciteitsnet te worden gedaan.

Uitkomst: Door de grote energieverliezen (tot wel 65%, zie kader hiernaast) moet er 5 tot 8 keer meer elektriciteit in Fryslân worden opgewekt om waterstof in te zetten in de gebouwde omgeving. De huidige infrastructuur kan hiervoor gebruikt worden, maar er zullen alsnog veel inpandige aanpassingen aan gasfornuizen en cv-ketels moeten worden gedaan. 100% all e lectric

10% op H2 , rest all-e

100% op H2

To tale elektrische vraag

1,2 5 TWh

2 ,0 TWh

9 ,1 TWh

Benodigd aantal ha zon voor totale vraag

1316 ha

2143 ha

9608 ha

Benodigd aantal windmolens 100m voor totale vraag

155 #

253 #

1134 #

Benodigd aantal windmolens 260m voor totale vraag

30 #

48 #

217 #

20

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

4. Wat als we volledig op kernenergie overstappen? We gaan nader in op twee type kerncentrales: de klassieke grootschalige kerncentrale (zoals in Borssele) en de kleinschalige modulaire reactor (SMR). Die laatste is nog nergens in de wereld operationeel en nog technologisch onvolwassen en behoeft nog meerdere jaren aan ontwikkelingen, voordat een eerste gebouwd kan worden. In de tabel staat een overzicht van de eigenschappen van beide typen. (Bouw)duur •

SMR: bouw en vergunningsduur worden geschat op 7 jaar, maar hier is dus nog geen praktijk voorbeeld van. Deze tijdsduur gaat in nadat de locatiekeuze, organisatie en toeleveringsketen al zijn bepaald, wat ook enkele jaren in beslag kan nemen.

•

Klassieke kerncentrale: de bouw en vergunning van een grote kernreactor blijkt moeilijk in te schatten, maar duurt zeker 10 jaar en is vaak onderhevig aan vertraging en budgetoverschrijding. Zo is onlangs de grootste reactor van Europa (Olkiluoto 3, Finland van 1600 MW) in 2022 aangesloten op het net. De bouw hiervan liep 12 jaar uit.

Kosten

Naast investeringen voor de bouw van kerncentrale, is er geld nodig voor de uitbreiding van de infrastructuur en de ontmanteling aan het eind van de levensduur. TNO schat de kosten voor de aanbouw van een kerncentrale in op zo’n 10 miljard en 1,5 miljard voor ontmanteling. Kernenergie heeft daardoor een relatief hoge prijs per MWh (90 €/MWh) in verhouding tot wind en zon (40-70 €/MWh). Voor een SMR is dit waarschijnlijk lager doordat de bouw gestandaardiseerd kan worden waardoor schaalvoordelen komen te ontstaan. Echter, naar verwachting zal deze prijs nog een stuk hoger liggen per MWh dan andere opties voor elektriciteitsopwekking.

Energieopbrengst •

SMR: een module van 60 MW kan ongeveer 0,5 TWh opleveren (4,5 % van totale energievraag in Fryslân in 2050). Er zijn daarom ongeveer 18 SMR-modules van deze grootte nodig om te voorzien in te in te vullen energievraag in Fryslân in 2050.

•

Klassieke kerncentrale: een grootschalige centrale van 1600 MW kan ongeveer 12,8 TWh opleveren (110% van de minimale totale energievraag in Fryslân in 2050).

SM R-module (60 MW)

G r ootschalige reactor (1600 MW)

Technologische volwassenheid

TRL 6 en minder

TRL 9

Bouwduur

6-8 jaar

10-13 jaar

Een kerncentrale levert niet-variërende (baseload) elektriciteit. Dit betekent enerzijds dat het niet weersafhankelijk is en er altijd CO 2 -vrije elektriciteit beschikbaar is. Anderzijds, betekent dat ook dat er geen extra elektriciteit kan worden geproduceerd op het moment dat de vraag groot is. Hierdoor is flexibel vermogen (gascentrales) nog altijd nodig.

Netimpact

Kan vraagpiekdrukken op OS, maar niet flexibel

TenneT aansluiting, niet flexibel, mogelijk minder zon

Energie-opbrengsten4

0,5 TWh (ca 4,5 % van totaal verbruik in 2050)

12,8 TWh (ca 110% van totaal verbruik in 2050)

Daarnaast zijn reactoren van een dusdanige omvang, dat deze op het hoogspanningsnet worden aangesloten. Hierdoor vermindert de benodigde transportcapaciteit van hoognaar middenspanning niet en moet de transportcapaciteit alsnog worden uitgebreid om de groei in vraag te kunnen faciliteren.

Kosten

<90 €/MWh

90 € /MWh

Ruimte

<6 ha (per module)

6 ha

Netimpact

21

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

5. Wat als we de warmtevraag in de gebouwde omgeving willen invullen met duurzame warmtebronnen? De warmtevraag in 2050 is allesbehalve zeker. Deze is sterk afhankelijk van de mate waarin sectoren gaan elektrificeren en of er op de inzet van warmtenetten wordt gestuurd door overheden. Vandaar dat de warmtevraag sterk afwijkt per scenario in de Systeemstudie (tussen de ~1,0 – 2,2 TWh per jaar; zie kader hiernaast). De warmtevraag is daarnaast afhankelijk van de potentie van warmtebronnen die daadwerkelijk ontsloten kunnen worden. Dit blijkt in de praktijk niet altijd te lukken.

Warmtevraag- en aanbod volgens de Systeemstudie Fryslân

Als wél de volledige warmtevraag wordt ingevuld met duurzame warmtebronnen dan komt de warmtevraag het sterkst overeen met het scenario Regionale sturing in de Systeemstudie met een warmtevraag van 2,2 TWh (exclusief de reststoffen energiecentrale (REC) van Omrin). Hoe deze vraag kan worden ingevuld, is afhankelijk van welke bronnen precies aanwezig zijn, wat de warmtedichtheid is en welke temperatuurniveau wordt gevraagd (LT, MT of HT). In praktijk kunnen warmtebronnen het best ingezet worden nabij stedelijke omgevingen (de vier grote steden). In de provincie Fryslân kan met name gebruik worden gemaakt van de onderstaande potentiële waarden: • Warmte uit oppervlaktewater: 1,9 TWh • Geothermie: 0,4-2,4 TWh • Warmte uit afvalwater: 0,5-0,7 TWh

In het scenario Regionale sturing, is er veel meer inzet van lokale warmtenetten en stijgt de vraag naar warmte uit warmtenetten in dit scenario naar ong. 2,2 TWh/jaar. In andere scenario’s is er minder vraag naar warmte omdat er op andere energiebronnen wordt ingezet om energieneutraal te worden.

Potentieel van duurzame warmtebronnen is in Fryslân in grote mate aanwezig. Wel kan de warmtevraag maar één keer ingevuld worden. Wanneer geothermie in Leeuwarden wordt ingezet, wordt het te benutten potentieel van andere bronnen verminderd. Let wel: afhankelijk van de temperatuur van de bron zal ook een warmtepomp ingezet moet worden voor opwaardering van de warmte. Dit levert een aanvullende elektriciteitsvermogensvraag. Per stad is in de Transitievisie Warmte een visie gevormd op welke wijken geschikt zijn voor warmtenetten en welke bronnen hiervoor ingezet kunnen worden. Bij verdere herijkingen hiervan wordt duidelijker welk deel van de gebouwde omgeving door warmtenetten wordt ingevuld. De realisatie van warmtenetten met duurzame warmtebronnen blijkt in de praktijk nog lastig vanwege de kosten, de veranderende wetgeving en het vollooprisico.

Seizoensopslag is een aanvullende kans om de extra energievraag in de zomer te kunnen bufferen voor de winter. Dit is goedkoper dan opslag van elektriciteit.

Voor deze studie is er o.a. een model gemaakt van de warmtevraag in Fryslân in 2030 en 2050 en hoe deze ingevuld kan worden. Dit is de vraag naar warmte uit warmtenetten en deze verschilt per scenario, zie ook het figuur hieronder.

In alle scenario’s is er rekening gehouden met hoeveel warmte er uit duurzame bronnen gehaald kan worden. In alle scenario’s spelen geothermie, restwarmte, zonthermie en warmtepompen (met aquathermie) een rol. In alle scenario’s gelden ook tekorten die aangevuld worden door biomassa en back-upketels op (groen) gas.

22

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

6. Wat als elke gemeente zelf energieneutraal wordt? Energieneutraliteit kan op meerdere schaalniveaus van toepassing zijn. Als Fryslân als provincie energieneutraal wenst te worden, dan kan Windpark Fryslân bijvoorbeeld energie ‘compenseren’ voor energievraag in Leeuwarden. Het kan ook zo zijn dat elke gemeente of regio zelf streeft naar energieneutraliteit. Dat betekent dat bijv. Leeuwarden zijn volledige eigen energievraag zou moeten opwekken. Hieronder zetten we twee gemeenten tegenover elkaar; de stedelijke gemeente Leeuwarden en de wat landelijkere gemeente Opsterland. Vervolgens geven we nog een aantal voorbeelden voor de andere regio’s die beschreven zijn hoofdstuk 2.

Energieneutraliteit en zelfvoorziening

Voor de eilanden lijkt energieneutraliteit haalbaar door het beperkte energieverbruik en relatief veel ruimte. Echter, er is verschil tussen energieneutraliteit en zelfvoorziening. •

Bij energieneutraliteit wordt er even veel opgewekt als verbruikt, maar hoeft dit niet gelijktijdig te gebeuren waardoor er volop gebruik wordt gemaakt van transportcapaciteit.

•

Voor zelfvoorziening wordt zo min mogelijk/geen gebruik gemaakt van de transportcapaciteit (wadkabels in geval van eilanden). Om dit te bereiken is systeemflexibiliteit nodig zoals opslag en beter afstemmen van vraag en aanbod.

Energieneutrale gemeenten

De energievraag die volgens de klimaatmonitor in 2021 nog moet worden opgewekt is: •

Voor gemeente Leeuwarden nog ~2,5 TWh

•

Voor gemeente Opsterland nog ~0,8 TWh

Dit is exclusief de energiebesparing die voortkomt uit elektrificatie. Invulling van deze energievraag kan op verschillende manieren en met diverse bronnen. Voor dit voorbeeld lichten we drie opties uit: via zon, via wind en via een mix van deze. De implicaties van deze invullingen zijn te relateren aan de hoeveelheid grond die nodig is om de energie op te wekken. Hieronder een overzicht van het direct en indirect (de afstand die windmolens uit elkaar moeten staan) landgebruik gerelateerd aan de totale oppervlakte van de gemeenten. Op basis van deze analyse lijkt het lastig voor een gemeente als Leeuwarden om energieneutraal te worden zeker als hiervoor geen landbouwgrond mag worden gebruikt. Leeuwarden

Opsterland

Alleen zon-pv

Direct: 10% van oppervlakte

Direct: 3% van totale oppervlakte

Alleen windopwek (180 m tip windmolen)

Direct: 1% van oppervlakte Indirect: 24% van oppervlakte

Direct: <1% van oppervlakte Indirect: 7% van oppervlakte

Combinatie zon en wind (vermogen 1:1)

Direct: 3% van oppervlakte Indirect: 19% van oppervlakte

Direct: 1% van oppervlakte Indirect: 5% van oppervlakte

23

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

7. Wat als we het energiesysteem vanuit de Mienskip opbouwen? Vanuit de FEA en het Netwerk Duurzame Dorpen is er een antwoord op deze vraag geformuleerd: Een lokaal gemeenschapsproces vindt altijd antwoorden op de verschillende vraagstukken. Op die manier ontstaat er in samenspraak een lokaal gedragen energiesysteem. Veel is op voorhand niet duidelijk, dat is echter geen belemmering om toch met elkaar aan de slag te gaan. Op die manier ontstaat een lokale samenvoorzienende mix vanuit zelfregie en lokaal eigendom. Daarbij vormt zich een lokale energiegemeenschap1 waarbij uitgangspunten worden geformuleerd wat lokaal belangrijk gevonden wordt. Deze mix ontstaat aan de hand van verschillende (systeem)scenario’s over mogelijke toekomstige energiesystemen waarbij warmte, elektriciteit en mobiliteit integraal met elkaar worden behandeld.

Door onafhankelijke ondersteuners en professionele kennis wordt een gemeenschapsproces op gang gebracht en tot een gedragen einde gebracht. In dit proces verkennen lokale burgers, overheden en bedrijven in samenspraak welke mogelijke energiesystemen passend zijn bij hun lokale uitgangspunten. Deze systemen worden gekoppeld aan meerdere schaalniveaus zodat samenwerkingsverbanden zoals clusters van dorpen en intergemeentelijk gebieden kunnen ontstaan. Vanuit de kennis van gebieden rondom de lokale opgaves worden verschillende andere thema’s zoals voedsel, water en infrastructuur betrokken bij de mogelijke toekomstscenario’s. In deze brede betrokkenheid komen ook vraagstukken zoals gedragsverandering en sociaal economische transities aan de orde die een belangrijk onderdeel vormen van de lange termijn CO2 doelen volgens het IPCC2. De KEV 20233 wijst op de grote technologische uitdagingen van de klimaatopgave. De aanpak vanuit de Mienskip biedt hiervoor een oplossing omdat gedragsverandering geen directe technologische belemmering kent. De investeringen in samen anders eten, reizen en spullen delen zijn erg laag per ton vermeden CO2 en vragen vooral gezelligheid, vertrouwen en een nieuw perspectief.

1) 2) 3)

Kwa ntitatieve doelen

2030

2040

Aantal initiatieven

100

300

Energiedoelstelling

75% duurzame energie

100% duurzame energie

Klimaatdoelstellingen

55% CO2 neutraal

95% CO2 neutraal

https://europadecentraal.nl/onderwerp/klimaat-en-m ilieu/energie/energiege meenschapp en/Factsheet RES https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/report/IPCC_AR6_WGIII_SummaryForPolic ymakers.pdf https://www.pbl.nl/nieuws/2023/klimaatdo el-2 030- voor-het-eerst- in-zicht-snelle-en-am bitieuze-uitw erking- plannen-cruciaa l

Basisuitgangspunten voor een energiesysteem vanuit de Mienskip zijn: •

Uitgaan van de lokale gemeenschap en haar behoefte. Als de energiebehoefte daalt door energiebesparing en/ of gedragsverandering, dan daalt ook de lokale opgave. Technieken zijn dienstbaar aan de lokale behoefte.

•

Langetermijndenken over de voordelen en nadelen van het energiesysteem. Denk aan stabiele energieprijzen, werkgelegenheid of het Friese vestigingsklimaat.

•

De opgave wordt ‘van klein naar groot’ ingevuld.

•

De opgave wordt lokaal georganiseerd en indien gewenst uitgevoerd. Hiermee worden kennis, kunde en menskracht lokaal ingezet.

•

Iedereen doet op de eigen schaal wat kan, overschotten worden in principe eerst lokaal gedeeld daarna op steeds grotere schaal.

•

Huishouden -> Gemeenschap -> Gemeente -> Regio -> Landelijk -> Europees.

•

Gemeenschappen zijn over het jaar zelfvoorzienend en over de seizoenen ‘samenvoorzienend’.

•

Gemeenschappen geven zelf vorm aan de energiemix en nemen daarin verantwoordelijkheid.

•

Lokale energiesystemen combineren warmte, stroom, opslag en lokale flexibele energiebehoefte.

•

Lokaal energie delen wordt optimaal gestimuleerd via hubs en integrale brede energiesystemen.

•

Afhankelijkheid van geopolitieke spanningen worden beperkt.

•

Gemeenschappen werken aan een integrale CO 2-opgave; daar worden nieuwe passende instrumenten voor ontwikkeld.

24

3. Uw vragen over het Friese energiesysteem beantwoord

8. Wat als we het energiesysteem inrichten vanuit systeemperspectief? Twee rapporten zeggen iets over het systeemperspectief op het Friese energiesysteem: de Systeemstudie Fryslân en het concept-NPE (Nationaal Plan Energiesysteem). De belangrijkste inzichten rondom systeemperspectief uit beide documenten staat hiernaast in de kaders beschreven. Vanuit dit perspectief zijn er een aantal do’s and dont’s in de realisatie van het Friese energiesysteem tot 2050:

Niet doen: Het Rijk heeft onlangs met het concept-NPE ook het belang van het systeemperspectief benadrukt. Volgens het plan geldt de definitie van hieronder. Op basis hiervan zou dit bijv. het volgende betekenen voor Fryslân: •

Alleen groen gas in de gebouwde omgeving waar huizen echt niet te isoleren zijn: Want hier zijn alternatieven vanuit duurzame warmtebronnen (zeker in Fryslân in de vorm van geothermie en aquathermie) en all-electric oplossingen. Biomassa kan vanuit systeemperspectief beter ingezet worden als grondstof, biobrandstoffen, flexibel elektriciteitsvermogen en warmte (WKK).

•

Geen toepassing van waterstof in Friese energiesysteem met uitzondering van flexibel vermogen en zwaar transport: Waterstof wordt als schaarse grondstof en energiedrager alleen in processen gebruikt die hoge temperatuur nodig hebben (chemische en energie-intensieve industrie). Die zijn in Fryslân afwezig. Groene waterstof zou daarom alleen in Fryslân ingezet worden als flexibele CO2-vrije elektriciteitsproductie. Op den duur zou dit kunnen uitbreiden naar de scheep en luchtvaart.

Doen: •

•

Het realiseren van voldoende hernieuwbare energie: Door een combinatie van zon en wind (1:4) kan een veel grotere hoeveelheid hernieuwbare opwek worden gerealiseerd met een vergelijkbare opgave voor de infrastructuur. Verzwaringen en flexibiliteit kunnen dan effectiever worden ingezet. Het realiseren van warmtenetten: Warmtenetten gevoed met restwarmte en power-to-heat in combinatie met seizoensopslag verminderen de behoefte aan all-electric warmte-oplossingen, waardoor een minder grote piekbelasting op het elektriciteitsnet ontstaat.