Bepaling van de bijdrage aan de beleidsdoelstellingen "Schoon & Zuinig": microWKK in 2020
Groningen, 3 december 2009
GCS 09.R.20453 12-2009
Bepaling van de bijdrage aan de beleidsdoelstellingen "Schoon & Zuinig": microWKK in 2020
Groningen, 3 december 2009 Auteurs A. van der Noort, J.J.M. Lemmens
In opdracht van Senter Novem Platform Nieuw Gas
auteur : J.J.M. Lemmens B
22 blz.
0 bijl.
3 dec 2009
beoordeeld
: J. Holstein
4 dec 2009
JJML
goedgekeurd : J.K. Gigler
4 dec 2009
KEMA Nederland B.V. Energieweg 17, 9743 AN Groningen Postbus 2029, 9704 CA Groningen T (026) 3 56 91 11 F (026) 3 89 24 77
[email protected] www.kema.com Handelsregister Arnhem 09080262
GCS 09.R.20453 12-2009
© KEMA Nederland B.V., Arnhem, Nederland. Alle rechten voorbehouden. Het is verboden om dit document op enige manier te wijzigen, het opsplitsen in delen daarbij inbegrepen. In geval van afwijkingen tussen een elektronische versie (bijv. een PDF bestand) en de originele door KEMA verstrekte papieren versie, prevaleert laatstgenoemde. KEMA Nederland B.V. en/of de met haar gelieerde maatschappijen zijn niet aansprakelijk voor enige directe, indirecte, bijkomstige of gevolgschade ontstaan door of bij het gebruik van de informatie of gegevens uit dit document, of door de onmogelijkheid die informatie of gegevens te gebruiken. De inhoud van dit rapport mag slechts als één geheel aan derden kenbaar worden gemaakt, voorzien van bovengenoemde aanduidingen met betrekking tot auteursrechten, aansprakelijkheid, aanpassingen en rechtsgeldigheid.
-3-
GCS 09.R.20453 12-2009
INHOUD blz. 1
Samenvatting ....................................................................................................... 4
2
Inleiding ............................................................................................................... 5
3
Methode............................................................................................................... 7
4
Marktpenetratie van de microwkk......................................................................... 8
4.1 4.2
Verwachtingen in 2008......................................................................................... 8 Situatie in 2009 ...................................................................................................10
5
Energiebesparing en CO2 reductie potentieel 2020.............................................17
6
Conclusies ..........................................................................................................20
7
Literatuur.............................................................................................................22
-4-
1
GCS 09.R.20453 12-2009
SAMENVATTING
De bijdrage van de microWKK aan de doelstellingen in het beleidsprogramma "Schoon en Zuinig" is onderzocht en beschreven in deze notitie. Uitgegaan is van gegevens uit het rapport "Energie- en CO2-besparingspotentieel van microWKK in Nederland (2010-2030); update 2008", aangevuld met de meest recente ontwikkelingen zoals die te vinden zijn in de openbare literatuur. Conclusie is dat de marktintroductie van de microWKK op basis van Stirling vertraagd is tot 2010-2011. Het totaal aantal geplaatste microWKK's in 2020 wordt daardoor ook lager geraamd dan voorgaande studies: ca. 700.000 stuks mits de overheid voldoende subsidie beschikbaar stelt. De ontwikkeling van de Stirling-technologie is leidend in de rendementsontwikkeling tot 2030. Introductie van brandstofcellen in Nederland wordt zeker in de komende tijd (5 tot 10 jaar) nog niet verwacht. Met deze gegevens wordt alsnog een significante bijdrage geleverd voor het behalen van de doelstellingen: circa 5% (middelwaarde ca. 0,5 Mton/jaar) voor de CO2-emissiereductie en circa 11% (ca. 9 PJ/jaar) voor de energiebesparing. Als aangenomen wordt dat 65% van de CO2 emissiereductierichtlijn toe te schrijven is aan de woningbouw, dan is de bijdrage ten gevolge van implementatie van microWKK procentueel gezien ca. 8% van deze aan de woningbouw toegeschreven doelstelling.
-5-
2
GCS 09.R.20453 12-2009
INLEIDING
In opdracht van SenterNovem levert KEMA advies aangaande de marktpenetratie van microWKK’s en de betekenis hiervan op de energie- en klimaatdoelstellingen in het jaar 2020. Dit om het beleidprogramma “Schoon en Zuinig” te toetsen op basis van eventueel hernieuwde inzichten op genoemde terreinen. In het werkprogramma "Nieuwe energie voor het klimaat" voor het project "Schoon en Zuinig" [1] wordt het regeringsbeleid voor de energievoorziening van Nederland in 2020 beschreven. Het doel is om een van de meest efficiënte en schone energievoorzieningen van Europa te creëren. Hiervoor wordt gekeken naar de verwachte broeikasgasemissies, uitgedrukt in tonnen CO2 equivalent per jaar. Analyses van ECN en MNP en rapporten uit de verschillende sectoren hebben geleid tot de raming, weergegeven in Tabel 1: Tabel 1 Effecten van Schoon & Zuinig op de broeikasgasemissie [1] (Mton CO2 equivalenten) In Mton/jaar
1990
2005
2010 ongewijzigd beleid
2020 ongewijzigd beleid
2020 met Schoon&Zuinig volgens ECN/MNP
2020 met Schoon&Zuinig, doel kabinet
2020 reductiedoel kabinet t.o.v. ongewijzigd beleid
Bebouwde omgeving
30
29
27
26
20-23
15-20
6-11
Industrie / elektriciteit
93
101
105
131
75
70-75
56-61
Verkeer
30
39
40
47
30-34
30-34
13-17
Landbouw
9
7
9
7
5-6
5-6
1-2
Overige broeikasgassen
54
36
35
35
28-29
25-27
8-10
Totaal
215
212
215
246
158-167
150
96
In het rapport “Gas aan het werk! Visie op decentrale gastoepassingen in de bebouwde omgeving” [2] is de verwachting weergegeven van de CO2-emissies t.g.v. warmtevraag voor de bebouwde omgeving, uitgesplitst naar woningbouw en utiliteitsbouw. Deze gegevens zijn weergegeven in Tabel 2: Tabel 2 Verwachting CO2-emissies t.g.v. warmtevraag [2] (Mton CO2) 1990
2000
2010
2020
Woningbouw
21
70%
20
66%
16,1
63%
15,1
65%
Utiliteitsbouw
9,2
30%
10,5
34%
9,4
37%
8,3
35%
Totaal
30,2
%: percentages van bijbehorend totaal
30,5
25,5
23,4
-6-
GCS 09.R.20453 12-2009
Wanneer de totalen uit Tabel 2 worden vergeleken met de overeenkomende getallen (ongewijzigd beleid) voor de gebouwde omgeving uit Tabel 1 kan geconcludeerd worden dat deze aardig overeenkomen. Volgens de gegevens in Tabel 2 is ca. 65% van de totaal te verwachten CO2-emissie in 2020 toe te schrijven aan de woningbouw. Het energietransitie platform Gebouwde Omgeving houdt zich bezig met het bereiken van de doelen voor de bebouwde omgeving. Dit platform heeft het plan "Meer met Minder" opgeleverd waarin activiteiten worden beschreven ter vermindering van het energieverbruik in bestaande gebouwen. Ook in de nieuwbouw zijn forse reducties mogelijk, bijvoorbeeld door het aanscherpen van nationale normen, zoals de Energie Prestatie Coëfficiënt (EPC). Een van de technologieën die hierbij een grote rol kan spelen is micro-warmtekrachtkoppeling (microWKK).
-7-
3
GCS 09.R.20453 12-2009
METHODE
Deze notitie concentreert zich op de invloed van microWKK op de hierboven beschreven regeringsdoelen. De basis van deze notitie is het rapport "Energie- en CO2-besparingspotentieel van micro-wkk in Nederland (2010-2030); update 2008" [3], geschreven in opdracht van de werkgroep Decentrale Gastoepassingen van het Platform Nieuw Gas. De eerste versie van dit rapport is geschreven in 2006. Op grond van de laatste inzichten uit openbare bronnen, zullen de resultaten van het hierboven beschreven rapport getoetst worden. Hiervoor wordt eerst gekeken naar de marktpenetratie van de microWKK en wordt vervolgens het bijbehorende CO2 emissiereductie potentieel berekend. Hierbij wordt het zichtjaar 2020 van het Schoon en Zuinig rapport gehanteerd. Tenslotte worden de resultaten samengevat in de conclusie.
-8-
4
MARKTPENETRATIE VAN DE MICROWKK
4.1
Verwachtingen in 2008
GCS 09.R.20453 12-2009
Een eerste scenario voor de marktintroductie van de microWKK is gegeven door de Smart Power Foundation. Het is belangrijk om op te merken dat de getallen van de Smart Power Foundation primair gebaseerd zijn op een streven van de ketelfabrikanten. De kerngedachte hierachter is de ambitie om de HR-e te positioneren als dé opvolger van de HR-ketel, net zoals de HR-ketel de opvolger was van de VR-ketel. Hiertoe dient de buitenkant en de aansluitingen van de HR-e ketel niet noemenswaardig af te wijken van de HR-ketel terwijl "onder de motorkap" de brander vervangen is door een "brander & generator"-combinatie. Deze evolutie is daarmee analoog aan de overgang van VR naar HR waarbij de standaard warmtewisselaar werd vervangen door een condenserend type. Uiteindelijk kwam er destijds bij de introductie van de HR-ketel veel meer bij kijken. Zo moest in de bestaande bouw een condenswaterafvoer worden geplaatst en moest de schoorsteen worden vervangen door een concentrisch en condensbestendig type. Ook gingen veel van de eerste generatie HR-ketels (de open toestellen) binnen enkele jaren defect. Kortom, de HR-ketel werd in het begin door menigeen verketterd. De doorbraak in Nederland kwam dankzij een combinatie van subsidie en grote technische vooruitgang vooral ook inzake gebruikersgemak en tapwatercomfort. Eind jaren tachtig werd de vervanging van de conventionele ketel door een HR-ketel in Nederland daarmee een “no-brainer”. Alleen het conservatieve Engeland heeft men de HRketel nog lang tegen kunnen houden. De Engelse regering heeft deze ban gebroken door de verplichte plaatsing van HR boilers in 2006 [4]. Net als bij de introductie van de HR-ketel zullen de technische en economische omstandigheden uiteindelijk de randvoorwaarden vormen voor een succesvolle introductie van deze microWKK-technologie. De consensus in de markt is dat een terugverdientijd voor de meerinvestering t.o.v. een HR-ketel van minder dan 5 jaar een essentiële randvoorwaarde is voor grootschalige marktintroductie. Direct na de marktintroductie zal de prijs van de microWKK nog te hoog zijn om direct te kunnen concurreren met de HR-ketel. Om een marktomvang van ongeveer 75.000 apparaten per jaar te kunnen bewerkstelligen, is daarom ondersteuning van de overheid noodzakelijk. In het scenario wordt ervan uitgegaan dat na de marktintroductiefase van ongeveer 5 jaar de verkoop van het aantal microWKK’s sterk zal stijgen tot ongeveer 300.000 per jaar in 2020. Een tweede scenario wordt geschetst door het COGEN rapport. Dit scenario is gebaseerd op het eerste scenario en gaat uit van een tragere ontwikkeling na een succesvolle introductiefase. Er worden verschillende redenen gegeven waardoor deze vertraagde ontwikkeling kan optreden:
-9-
1. 2. 3. 4. 5.
GCS 09.R.20453 12-2009
ongunstige relative verhouding (“spark spread”) gas- en elektriciteitsprijs hoge initiële kosten laag enthousiasme installateurs concurrerende opties ongeïnteresseerdheid bij de consument bijvoorbeeld vanwege slechte economische omstandigheden
Aan de andere kant zijn er ook redenen waardoor de ontwikkeling versneld wordt: 1. makkelijke en aantrekkelijke besparingsoptie (“beter dan geld op de bank”) 2. hogere status (zoals de Toyota Prius) 3. eenvoudigste wijze om bestaande woningen aan een verplichte energie prestatie norm te laten voldoen (met name woningen die moeilijk fors geïsoleerd kunnen worden) Als de terugverdientijd voor de meerinvestering van 5 jaar niet gehaald wordt, er geen verplichte prestatie-eisen komen voor de bestaande bouw of als andere marktproblemen optreden is de kans groot dat het scenario van de Smart Power Foundation niet gehaald wordt. Het tweede scenario gaat daarom ook uit van grootschalige verkoop per jaar die de helft is van het eerste scenario. In Figuur 1 en Tabel 3 wordt het totaal aantal geplaatste microWKK's uitgezet tegen de tijd voor beide scenario’s op basis van berekend technisch potentieel:
-10-
GCS 09.R.20453 12-2009
totaal aantal geplaatste microWKK's (x1000)
1600 1400 1200 1000 Scenario 1
800
Scenario 2
600 400 200 0 2010
2015
2020
jaar
Figuur 1 Schatting van totaal aantal geplaatste microWKK's volgens de Smart Power Foundation (scenario 1) en het COGEN rapport (scenario 2) Tabel 3 Aantal verkochte micro-WKK's in diverse perioden
Periode
Aantal verkochte toestellen (x1000) Scenario 1 (SPF)
Scenario 2 (COGEN)
2007-2010
18
18
2010-2015
358
327
2015-2020
1358
937
4.2
Situatie in 2009
Voor zover bekend is de grootschalige uitrol van de microWKK nog niet gestart. Op kleine schaal worden wel veldtesten uitgevoerd, maar de echte marktintroductie laat nog op zich wachten. De verwachting dat vóór 2010 ca. 18.000 apparaten geplaatst zullen zijn, zal dan ook niet uitkomen. Ontwikkelaars zijn nog steeds bezig met het opbouwen van vertrouwen in de technologie alvorens over te gaan op massaproductie. GasTerra en KEMA (voormalig Gasunie
-11-
GCS 09.R.20453 12-2009
Engineering & Technology) hebben in de periode 2004-2007 de belangrijkste technologie, de Microgen Free-piston Stirling, grondig onderzocht. Conclusie van dit onderzoek was dat de technologie in de basis alle claims waar kan maken en het enthousiame inzake micro-wkk in de basis terecht is. De enige zorgpunten voor massafabricage waren de kostprijs, betrouwbaarheid en geluid, en in mindere mate gewicht. Inmiddels is uit de veldtesten naar voren gekomen dat deze zorgen nog niet zijn weggenomen en de massaproductie voorlopig nog is uitgesteld. Zo heeft Remeha de verkoop van microWKK’s van 2009 uitgesteld naar 2010. Door vertraging in de installaties in de winter van 2008/2009 heeft het testprogramma vertraging opgelopen, waardoor het stookseizoen 2009/2010 ook gebruikt zal moeten worden voor veldtesten [5, 6]. Tevens is Remeha zeer druk met het overnemen van concurrenten (deDietrich reeds in 2008 en Baxi in 2009) waardoor microWKK wellicht af en toe naar het tweede plan geschoven wordt. Relatieve onbekenden voor de microWKK-markt zijn Bosch en Vaillant. Zij beschikken ook over de Free-piston Stirling technologie en hebben in principe meer ontwikkelkracht dan Remeha door grotere R&D capaciteit. Deze partijen doen echter traditioneel zeer weinig uitspraken over technische voortgang en benaderen pas de markt als het product in hun ogen er klaar voor is. Bovendien wedden deze partijen traditioneel op meer technologieen tegelijk (Stirling, Otto motor, gasgestookte warmtepomp etc.). De verwachting voor de marktintroductie die deze fabrikanten afgeven voor microWKK is rond 2011 [7, 8, 9]. De meeste energiebedrijven in Nederland zijn bezig met veldtesten, desondanks moet de verwachting voor een marktintroductie van de microWKK worden bijgesteld naar 2010-2011. De status van de ontwikkeling van verschillende microWKK-technologieën (zie Tabel 4) bevestigt de vertraging. Voor brandstofcellen zijn alleen die ontwikkelingen meegenomen die al in de veldtestfase zijn of die voor de Europese markt interessant zijn: Tabel 4 MicroWKK ontwikkelingsstatus [6] Ontwikkelaar
Vermogen (kWe)
Veldtesten 2008
Plannen 2009 en later
Verschil met targets tov vorig jaar
Doelgroep
Disenco
3
Klein aantal units geproduceerd en getest door partners
Grootschalige productie door Autocraft
Geen
UK
ENATEC/Ariston/Bosch
1
Verschillende units geïnstalleerd
Tot 1000 units installeren tot 2011
Geen
UK, Nederland, Duitsland
Microgen Engine Corporation
1
100 units in laboratorium en veldtesten
Ongeveer 3000 units produceren in 2009, duizenden daarna
Paar duizend gepland in 2009
UK, Nederland, Duitsland
Stirling motoren
-12-
GCS 09.R.20453 12-2009
Ontwikkelaar
Vermogen (kWe)
Veldtesten 2008
Plannen 2009 en later
Verschil met targets tov vorig jaar
Doelgroep
Stirling Systems Ltd.
1.2
Aantal units in laboratorium en veldtesten
Productie zou hervat worden medio 2009 na reorganisatie
Volgende generatie microWKK was gepland in 2008
Duitsland en Zwitserland
Rankine Cycle en Stoom motoren Energetix Genelec
1
Nb
Demo units in 2009, installatie door Daalderop van 30.000 units in 3 jaar daarna
Daalderop zou testen en mogelijke marktintroductie in 2008
Nederland, UK, Duitsland
Cogen Microsystems
2.5
Geen veldtesten
Focus op ontwikkeling als markt aantrekt
Ontwikkeling microWKK vertraagd
Europa
Ceramic Fuel Cells
1
Lab tests. Eerste integreerde brandstofcel boiler unit geproduceerd
Verder met R&D en demonstratie
Start productie in 2009, daarna snel naar 10000 units per jaar
UK, Duitsland, Nederland, Frankrijk en Japan
Hexis
1
15 Galileo units in demonstraties
15 units meer in 2009 en 20 in 2010. Commercieel in 2012
Meer installaties gepland in 2008
Europa
Kyocera
0.7
25
Verder met veldtesten + 30 nieuwe units
Geen
Japan
Baxi
1.5
21 units
30 units extra in 2009, volgende generatie unit in 2009, markt introductie 2013
Nb
UK, Nederland, Duitsland
Ebara Ballard
1
556
Commercieel in mei 2009. 4000 units in 2009
Geen
Japan
Eneos Celltech
1
749
Commercieel in mei 2009. 3000 units in 2009, 10.000 in 2010
Geen
Japan
Panasonic
1
285
Commercieel in mei 2009. 1000 units eerste jaar
Geen
Japan
Plug Power (Vaillant)
5
Tenminste 4 in Frankrijk
Lab tests in 2008, veldtest in 2009-2010. Commercieel in 2011
Geen
Overal
Toshiba
1
545
Commercieel juni 2009, 1000 units per jaar
Geen
Japan
Toyota Motor Corp
1
52
Start commercieel april 2009
Geen
Japan
Viessmann
2
3
Product development 2009-2011. Commercieel niet voor 2012
Geen
Duitsland
Solid oxide fuel cells
PEM fuel cells
Geconcludeerd kan worden dat bij de meeste ontwikkelaars de voortgang vertraagd is. De productie van een groot aantal (PEM) brandstofcellen zal in 2009 beginnen, voornamelijk voor de Japanse markt. In Europa worden de eerste veldtesten met brandstofcellen
-13-
GCS 09.R.20453 12-2009
opgestart. Introductie van brandstofcellen in Nederland wordt zeker in de komende tijd (5 tot 10 jaar) nog niet verwacht. Tabel 5 geeft een overzicht van de beschikbare microWKK systemen, evenals de prognose voor productie in 2009. Ook hierin valt op dat de productie van de Stirling gebaseerde units achterblijft op de prognose. De Ecowill van Honda is duidelijk de meest geproduceerde microWKK. Ondanks de hoge prijs is deze microWKK het enige product dat op grote schaal wordt toegepast. De kosten van de WhisperGen, ca. 7.000 euro, zijn dusdanig hoog dat een directe concurrentie zonder subsidies [10] met de HR-ketel in Nederland onmogelijk lijkt. Daarnaast blijft ook het aantal geproduceerde WhisperGen’s in 2008 achter op de voorspellingen. Tabel 5 Karakteristieken van enkele MicroWKK producten [6] Producent
motor
Prijs
Totale productie
Primaire markt
Voorspelling 2008
Geproduceerd 2008
Voorspelling 2009 20.000
Honda (Ecowill 1kW)
ICE
6.900
86.300
20.000
19.875
OTAG (Lion 3kW)
Stoom
12.500
310
Duitsland
Japan
500
110
500
PowerPlus Technology (Ecopower 4.7 kW)
ICE
16.145
2.350
Duitsland
450
550
600
SenerTec (DACHS 5.5 kW)
ICE
16.500
19.500
Duitsland
2.400
1.500
2.000
Sunmachine (Pellet 3 kW)
Stirling
23.500
150
Duitsland
4.000
150
500
WhisperGen (WhisperGen 1.2 kW)
Stirling
7.000
3.050
DU/NL/UK
700
250
3.000
Yanmar (Genelight 5kW)
ICE
182.000
2.150
Japan
Nb
400
400
Mochten de problemen met de op Stirlingmotoren gebaseerde microWKK’s blijven bestaan, dan zou de Ecowill een alternatief kunnen worden voor de microWKK in Europa. Deze technologie wordt succesvol en op grote schaal toegepast in Japan en is wat betreft de kosten vergelijkbaar met de huidige prijs van de WhisperGen. Het systeem dient dan wel te voldoen aan Europese normen omdat binnenhuisplaatsing in Europa standaard is. In Japan daarentegen worden de systemen buitenhuis geplaatst. Honda en Vaillant gaan in principe de Ecowill aanpassen voor de Europese markt, naar verwachting met primaire focus op Duitsland [11]. Remeha lijkt zich te gaan focussen op de Duitse markt, doordat de initiële prijs van de Remeha HRe-ketel niet onder de € 8.000 lijkt te komen. In de Nederlandse markt is deze prijs veel te hoog, terwijl in de Duitse markt deze wel geaccepteerd wordt1. 1
de
Mededeling 3 microWKK-dag te Utrecht (d.d. 29 oktober 2009).
-14-
GCS 09.R.20453 12-2009
aantal geplaaste microWKK's per jaar (x1000)
De hier gepresenteerde gegevens leiden tot de conclusie dat de marktintroductie van de microWKK uitgesteld zal worden tot 2010-2011. Het aantal per jaar geplaatste microWKK’s zal daarom gaan afwijken van de scenario’s gegeven in het COGEN rapport. In Figuur 2 worden de drie scenario’s weergegeven:
350 300 250 200
Scenario 1 Scenario 2
150
Scenario 3
100 50 0 2010
2015
2020
2025
jaar
Figuur 2 Aantal geplaatste microWKK's per jaar volgens scenario 1 (oorspronkelijk SPF), scenario 2 (bijgesteld COGEN) en scenario 3 (verwachting volgens deze studie).
Scenario 1 is het oorspronkelijke scenario van de Smart Power Foundation2, scenario 2 geeft de verwachtingen van het COGEN rapport [3] en scenario 3 de bijgestelde verwachting uit deze notitie. In scenario 3 wordt ervan uitgegaan dat de marktintroductie pas op gang begint te komen in de periode 2010-2011. Daarna zal dezelfde marktintroductie en groei plaatsvinden. In deze periode is het belangrijk dat de prijs van de microWKK gaat dalen. Initieel zal hiervoor overheidsteun nodig zijn in de vorm van subsidies [10]. De SPF ging hiervoor uit van een eenmalige subsidie van 80 M€ in de periode 2010-2014. Per toestel zou dan de subsidie
2
De Smart Power Foundation heeft op de 3
de
microWKK-dag te Utrecht (d.d. 29 oktober 2009) haar
verwachtingen voor het jaar 2020 bijgesteld: het verwachte aantal geplaatste microWKK's wordt voor dat jaar gesteld op 1 miljoen.
-15-
GCS 09.R.20453 12-2009
ongeveer € 500 zijn, waardoor circa 160.000 toestellen gesubsidieerd kunnen worden [2]. Daarna zal de productie opgeschaald moeten worden, waardoor de prijs kan dalen en de microWKK kan gaan concurreren met andere verwarmingssystemen. Momenteel geeft de overheid 10 M€ subsidie over een periode van 1 jaar, waarbij een subsidie verstrekt wordt van € 4.000 per totale installatie [10]. Mocht de subsidie niet of onvoldoende beschikbaar zijn, dan zal de initiële groei van het aantal geplaatste microWKK's minder groot zijn. Stimulatie van de marktintroductie is dan mogelijk middels alternatieve financieringsconstructies (o.a. leasing via bijvoorbeeld energieretailers en woningbouwverenigingen). Bij het grote publiek is de microWKK onder de aandacht gebracht door de televisiespotjes van Eneco. Hierin wordt de HR-e gepresenteerd als een nieuwe (decentrale) elektriciteitscentrale. Een van de doelen van het spotje is het vinden van een 50-tal vrijwilligers, die voor € 2.000 mee willen werken in een veldtest. Door de bekendheid van de microWKK te vergroten, zou de marktpenetratie versneld kunnen worden wanneer marktintroductie door de fabrikanten een feit geworden is. Voor de tweede fase, na de marktintroductie, wordt in scenario 3 uitgegaan van een soortgelijke groei als in het COGEN rapport. Naast de in paragraaf 4.1 genoemde argumenten zou een ander argument een rol kunnen gaan spelen. Zowel het Smart Power Foundation scenario als het COGEN scenario gaat uit van eenzelfde groei als indertijd plaats vond bij de VR/HR-transitie. Echter, in de huidige situatie zullen niet alle HR-ketels vervangen worden door microWKK. Ook andere technologieën zullen in de toekomst een rol gaan spelen, waarbij de warmtepomp (al dan niet met gasbijstook) een belangrijke kandidaat is. Grote troef van de microWKK ten opzichte van deze concurrenten is echter de relatief eenvoudige plaatsing in de bestaande bouw. Volgens het rapport “Gas aan het werk! Visie op decentrale gastoepassingen in de bebouwde omgeving” [2] is de marktontwikkeling van de warmtepomp te vergelijken met de marktontwikkeling van de microWKK geschetst door de Smart Power Foundation. Ook hier wordt voorzien dat het aantal geplaatste warmtepomp systemen in de bebouwde omgeving zal groeien naar 300.000 per jaar in 2020. Hierbij wordt gestreefd naar een marktaandeel van 80% in 2020 voor de toepassing van warmtepomp systemen in nieuwbouwhuizen. In de "Statusrapportage warmtepompen in Nederland" [12], wordt een potentieelschatting gegeven van 25-30% van de vervangingsmarkt in 2015. Hierbij moet echter opgemerkt worden dat in vele nieuwbouw ook nog steeds vaak de voorkeur wordt gegeven om met behulp van isolatie
-16-
GCS 09.R.20453 12-2009
en HR-ventilatie de warmtevraag dusdanig laag te maken dat juist een HR-ketel weer aantrekkelijker is dan een warmtepomp. De vervangingsmarkt voor warmtesystemen is momenteel ongeveer 350.000 tot 400.000 CV-ketels per jaar. Als zowel de microWKK en de warmtepomp streven naar het plaatsen van 300.000 units per jaar in 2020, lijkt het onwaarschijnlijk dat beiden dit gaan halen. Daarom is ervoor gekozen om het aantal geplaatste microWKK units per jaar niet hoger te laten uitkomen dan scenario 2 met 130.000 geplaatste units per jaar in 2020. Onder deze aannamen kan een nieuwe grafiek gemaakt worden voor het totaal aantal geplaatste microWKK’s. Deze is hieronder weergegeven:
totaal aantal geplaatste microWKK's (x1000)
1600 1400 1200 1000 Scenario 1 800
Scenario 2 Scenario 3
600 400 200 0 2010
2015
2020
jaar
Figuur 3 Totaal aantal geplaatste microWKK's tot 2020 volgens scenario 1 (oorspronkelijk SPF), scenario 2 (bijgesteld COGEN) en scenario 3 (verwachting volgens deze studie).
-17-
5
GCS 09.R.20453 12-2009
ENERGIEBESPARING EN CO2 REDUCTIE POTENTIEEL 2020
Om te bepalen hoe microWKK kan bijdragen aan de regeringsdoelen inzake de CO2 emissiereductie, zal in dit hoofdstuk het emissiereductie-potentieel van de microWKK worden bepaald. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van de berekeningmethodiek zoals die te vinden zijn in het COGEN rapport. Voordat een uitspraak gedaan kan worden over de emissiereductie, moet de referentie worden vastgesteld. In het COGEN rapport wordt de invloed van microWKK bepaald ten opzichte van HR-ketels en elektriciteit uit gasgestookte, regelbare centrales. Daarnaast wordt in de berekening meegenomen dat het elektrisch rendement van de microWKK in de tijd zal toenemen en dat steeds de meest up-to-date unit geplaatst zal worden. De toename van het elektrisch rendement is voornamelijk te verklaren door een toenemend rendement van Stirling motoren doordat verwacht wordt dat de ontwikkeling van de Stirling-technologie leidend is in de rendementsontwikkeling tot 2030. Anderzijds, introductie van andere technologie met hoger elektrisch rendement zoals Otto-motor, draagt ook licht bij tot de rendementsverhoging. Door een groot aantal microWKK’s geplaatst te hebben kan een deel van de elektriciteit door virtuele power plants geproduceerd worden. Het rapport maakt daarbij onderscheid tussen de periode tot 2020, waar dit vermogen gecompenseerd kan worden door het afregelen van bestaande centrales, de zogenaamde operational margin, en de periode na 2020, waar genoeg microWKK units zijn geplaatst zodat een nieuwe elektriciteitscentrale kan worden uitgespaard, de build margin. Onderstaande Tabel 6 geeft de belangrijkste uitgangspunten van de berekening weer, voor overige details van de berekening wordt verwezen naar het COGEN rapport. Aangezien er geen reden is om aan te nemen dat deze uitgangspunten niet meer geldig zijn, wordt in deze studie uitgegaan van dezelfde getallen: Tabel 6 Uitgangspunten berekening [3] Tot 2010
2010-2015
2015-2020
Elektrisch rendement (%)
15
20
25
Thermisch rendement (%)
90
85
80
Totaal rendement (%)
105
105
105
De resultaten voor energiebesparing en emissiereductie in 2020 zijn weergegeven in Tabel 7, Figuur 4 en Figuur 5. Voor scenario 3 is hierbij aangenomen dat de energiebesparing en CO2 emissiereductie schaalt met het totaal aantal geïnstalleerde units in 2020 (zoals weergegeven in Figuur 3):
-18-
GCS 09.R.20453 12-2009
Tabel 7 Energiebesparing en CO2 emissiereductie in 2020 Energie besparing (PJ/jr)
CO2 emissiereductie (middelwaarde in Mton/jr)
CO2 emissiereductie (range in Mton/jr)
Scenario 1
17
0.9
0.6 - 1.1
Scenario 2
12
0.6
0.4 - 0.8
Scenario 3
9
0.5
0.3 - 0.6
18
energiebesparing (PJ/jr)
16 14 12 Scenario 1
10
Scenario 2
8
Scenario 3
6 4 2 0 2010
2015
2020 jaar
Figuur 4 Energiebesparing potentieel van microWKK tot 2020 volgens scenario 1 (oorspronkelijk SPF), scenario 2 (bijgesteld COGEN) en scenario 3 (verwachting volgens deze studie).
-19-
GCS 09.R.20453 12-2009
1
CO2 emissiereductie (Mton/jr)
0,9 0,8 0,7 0,6
Scenario 1
0,5
Scenario 2
0,4
Scenario 3
0,3 0,2 0,1 0 2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
jaar
Figuur 5 CO2 emissiereductie potentieel van microWKK tot 2020 voor scenario 1 (oorspronkelijk SPF), scenario 2 (bijgesteld COGEN) en scenario 3 (verwachting volgens deze studie).
-20-
6
GCS 09.R.20453 12-2009
CONCLUSIES
Om het beleidsprogramma "Schoon en Zuinig" te toetsen is in deze notitie onderzoek gedaan naar de marktpenetratie van de microWKK en de betekenis hiervan op de energieen klimaatdoelstellingen in het jaar 2020. Een aantal conclusies kan hieruit getrokken worden: 1. De marktintroductie van de op Stirling motoren gebaseerde microWKK is uitgesteld tot 2010 - 2011. Verscheidene veldtesten zijn uitgevoerd en de technologie lijkt bijna klaar voor de marktintroductie. Introductie van brandstofcellen in Nederland wordt zeker in de komende tijd (5 tot 10 jaar) nog niet verwacht. 2. Het potentieel aan geplaatste microWKK’s in 2020 kan lager uitvallen door concurrerende technologieën zoals warmtepompen, zij het dat microWKK en warmtepompen in eerste instantie niet vechten om dezelfde markt. 3. Een scenario met een vertraagde marktintroductie, gevolgd door een beperkte groei is voorgesteld. Dit scenario (scenario 3 in dit document) leidt tot een totaal aantal geplaatste microWKK’s in 2020 van ruim 700.000, mits de overheid voldoende subsidie ter beschikking stelt. 4. Met het nieuwe voorgestelde scenario wordt een besparing in 2020 geraamd van ca. 9 PJ/jaar. De hierbij behorende CO2 emissiereductie wordt geraamd op een middelwaarde van ca. 0,5 Mton/jaar. De ontwikkeling van de Stirling-technologie is leidend in de rendementsontwikkeling tot 2030. 5. In het programma "Schoon en Zuinig" wordt een CO2 emissiereductierichtlijn in 2020 gesteld op 6 - 11 Mton/jaar voor de bebouwde omgeving (woning- en utiliteitsbouw). De bijdrage van microWKK in het nieuwe voorgestelde scenario ten opzichte van vorige prognoses daalt van 0,6 - 1,1 Mton/jaar tot 0,3 - 0,6 Mton/jaar als range. Dit betekent dat de bijdrage ten gevolge van verwachte implementatie van microWKK in de bebouwde omgeving daalt van ca. 10% tot ca. 5% ten opzicht van de doelstelling van het kabinet (programma "Schoon en Zuinig"). Als aangenomen wordt dat 65% (zie Tabel 2) van deze CO2 emissiereductierichtlijn toe te schrijven is aan de woningbouw, dan daalt de bijdrage ten gevolge van implementatie van microWKK procentueel gezien van ca. 15% tot 8% hiervan (zie Tabel 8).
-21-
GCS 09.R.20453 12-2009
6. De energiebesparing daalt in het nieuwe voorgestelde scenario van 17 tot 9 PJ/jaar. Ter vergelijking, in het programma "Meer met minder" wordt een doelstelling voor 2020 voor energiebesparing door isolatie en efficiënte installaties in de woningbouw gegeven van 78 PJ/jaar. Procentueel gezien daalt de bijdrage ten gevolge van implementatie van microWKK in de bebouwde omgeving in 2020 van ruim 21% tot ca. 11% ten opzicht van de hier genoemde doelstelling (zie Tabel 8). MicroWKK kan nog steeds een significante bijdrage leveren aan het behalen van de doelstellingen, zij het minder op grond van de hier aangenomen uitgangspunten en trends. Tabel 8 Bijdrage microWKK aan beleidsdoelstellingen 2020 Beleidsdoelstellingen 2020 Energiebesparing CO2 emissiereductie
Bijdrage microWKK aan beleidsdoelstellingen 2020
78 PJ/jaar
9 PJ/jaar
11,5%
3,9 - 7,2 Mton/jaar*
0,3 – 0,6 Mton/jaar
8%
*: Bijdrage van woningbouw aan de totale bijdrage (65% van 6 – 11 Mton/jaar)
-22-
7
GCS 09.R.20453 12-2009
LITERATUUR 1. VROM, 2007, Nieuwe energie voor het klimaat, werkprogramma Schoon en Zuinig 2. Platform Nieuw Gas, 2008, Gas aan het werk! Visie op decentrale gastoepassingen in de bebouwde omgeving 3. COGEN Projects et.al, 2008, Energie- en CO2-besparingspotentieel van micro-wkk in Nederland (2010-2030), update 2008 4. http://homeplumbing.suite101.com/article.cfm/condensing_boilers_are_now_standard_in_uk 5. Delta Energy & Environment, April 2009, News from the Delta Micro-CHP Service 6. Delta Energy & Environment, February 2009, Micro-CHP Annual Roundup 2008 and Outlook Products Edge Closer to Launch 7. http://www.duurzaamthuis.nl/hre-ketel-de-stand-van-zaken 8. http://www.duurzaamthuis.nl/wp-content/uploads/2009/01/hre-ketel-veldtestremeha.pdf 9. Slim met Gas, 2009, Jaarverslag 10. zie bijvoorbeeld: http://www.senternovem.nl/duurzamewarmte/subsidieinformatie/micro-kk.asp 11. http://world.honda.com/news/2009/c090310Vaillant-Honda-Cogeneration-System/ 12. SenterNovem, 2009, Statusrapportage warmtepompen in Nederland
