Bijlage 2 Overzicht inventarisatie
1
Leeswijzer •
De bijlage is als dooklikdocument opgemaakt (pagina 3) om makkelijk en snel door het document te kunnen navigeren.
•
Per bestudeerde studie is er een korte beschrijving en volgt er een opsomming van de belangrijkste bevindingen en discussiepunten.
•
Hierna volgt een beschrijving van de belangrijkste technologische en economische ontwikkelingen die in de studie worden genoemd en die relevant zijn in het kader van het onderzoek
2
Samenvattingen
1)
Economische ontwikkeling energie-intensieve sectoren CE Delft, 2013
2)
Nationale energieverkenning 2015 ECN en PBL, 2015
3)
Scenario-ontwikkeling energievoorziening 2030 CE Delft, 2014
4)
Naar een schone economie in 2050: routes verkend. Hoe Nederland klimaatneutraal kan worden PBL & ECN, 2011
5)
Energy [R]evolution. A sustainable Netherlands Energy Outlook Greenpeace, EREC, DLR, 2013
6)
Nederland 100% duurzaam in 2030 Urgenda, 2014
7)
Quantifying Flexibility Markets ECN, 2014
8)
Verkenning functionele energievraag en CO2 emissies in 2050 CE Delft, 2015
3
Samenvattingen
9)
De rol van eindgebruikers in relatie tot systeemintegratie Berenschot, CE Delft, Overview, 2015
10) European chemistry for growth. Unlocking a competitive, low carbon and energy efficient future Ecofys, 2013 11) World Energy Outlook 2015 IEA, 2015 12) Power to Products Berenschot, CE Delft, ISPT - 2015
4
1.
CE Delft - Economische ontwikkeling energie intensieve sectoren
1. CE Delft - Economische ontwikkeling energie-intensieve sectoren S.M. (Sander) de Bruyn, M.J. (Marnix) Koopman, M. (Marit) van Lieshout, H.J. (Harry) Croezen, M.E. (Martine) Smit Delft, CE Delft, september 2014
De studie heeft door middel van econometrische berekeningen verwachte productievolume, toegevoegde waarde en werkgelegenheid in de industrie berekend voor verschillende periodes in de toekomst tot 2030. De econometrische inschattingen zijn gedaan doormiddel van KLEMS-functies die uitgaan van input factoren die over de tijd kunnen veranderen. (zoals arbeid, kapitaal, diensten, energieverbruik en materiaal.). Groot voordeel hiervan is inzicht in de effecten (elasticiteit) van deze input factoren op de verschillende sectoren. Analyses zijn verrijkt en getoetst d.m.v. interviews in de sector, literatuur analyse en GEM-E3 vergelijking (Europese econometrische voorspellingen). Belangrijkste bevindingen •
Schaliegasrevolutie en ongunstige kostprijsontwikkeling van de petrochemie zorgt ervoor dat er geen herstel tot het productie volume van voor de economische crisis kan plaats vinden voor de petrochemie. Het zelfde geld voor de non-ferro metaalindustrie ( sluiting Zalco en verlies Aldel).
•
Grootste groei zal optreden in de bouwmaterialenindustrie (verwachte aantrekking in bouwproductie na 2015), de papier- en grafische industrie en de transport middelen industrie. De laatste categorie gaat nog wel te maken krijgen met een uitgestelde vervangingsvraag op het moment dat economie weer aantrekt.
•
Voedingsmiddelenindustrie groeit vooral tussen 2020-2025, omdat verondersteld is dat in die periode binnenlandse consumptieve besteding weer aantrekt en wegvallen van Europese landbouwregelingen. Zelfde verwachting voor metaalproducten, machinebouw en elektrotechnische industrie.
•
Aardolie industrie blijft gelijk tot 2020, tussen 2020-2025 daling en groei na 2025 wellicht vanwege competitiviteit ten opzichte van buitenlandse concurrente (hoogwaardige producten)
•
Kunstmestindustrie weinig groeimogelijkheden, met name door hoge aardgasprijzen, geeft concurrentie nadeel.
•
IJzer en staalindustrie, gestage groei door de positionering van Corus en aangekondigde productie-uitbreiding.
•
Glastuinbouw, niet zozeer verhoogde productie als meer waarde uit bestaande activiteiten.
6
Discussiepunten
•
•
•
Disruptieve gebeurtenissen binnen een sector zoals het sluiten van fabrieken kan een zeer grote invloed hebben op de voorspellingen dit is in de non-ferro basis metaal industrie het geval KLEM analyse is snel achterhaald.
•
Scenario is conservatief en laat maar een beperkt beeld zien, wat als er snelle elektrificatie optreedt, Penetratie EV vervoer snel stijgt, emissie rechten handel drastisch veranderd.
1 toekomst verkenning gebaseerd op bestaand beleid tot 2020 en veranderlijke aannames zoals •
Energieprijs voorspellingen volledig gebaseerd op IEA olie import voorspellingen. (hoe representatief voor NL ook i.v.m. kolen prijs door schaliegas)
•
CO2 Prijs voorspellingen onzeker en conservatief.
•
Productie volume en werkgelegenheids- voorspellingen onder andere op basis van bevolkingsgroei, groei bouw en woning voorraad, BBP groei. Dit onder andere op basis van vergrijzing, impact van vluchtelingen zit hier niet in.
•
Voorspelling dat de vraag naar auto’s groeit.
De Metaalproducten, elektrotechnische, machinebouw en transportmiddelenindustrie. Is onder bellicht.
Jaarlijkse groeivoeten
2013-2020
2020-2025
2025-2030
Gebruikt voor
Economische groei (groei BBP)
1,50%
1,70%
1,30%
Vraagontwikkeling
Volume Particuliere Consumptie
0,80%
2,30%
1,90%
Vraagontwikkeling
Bedrijfsinvesteringen in gebouwen
2,30%
-1,10%
-1,50%
Vraagontwikkeling
Vol. investeringen in woningen
1,30%
-1,90%
-2,30%
Vraagontwikkeling
* Bron: CBS
•
Schaliegas revolutie in Amerika wordt meegenomen met grote gevolgen voor de petrochemie maar ook IJzer en staalindustrie en Non-ferro basismetaal. Aangezien hierdoor kolen ook stuk goedkoper zijn geworden. De toekomst die hieraan kleeft is uiteraard onzeker. Deze studie gaat uit van stijging van schaliegas winning in de VS.
•
na 2020 een lager tempo te verwachten want vaststaande beleid wordt na 2020 niet doorgetrokken. Deze conclusie is voorbarig en wellicht onlogisch.
7
Energie-intensieve industrie
•
De papier en grafische industrie.
Pagina 10
•
Voedings- en genotsmiddelenindustrie.
Pagina 11
•
Raffinaderijen.
Pagina 12
•
Petrochemie.
Pagina 14
•
Kunstmestindustrie
Pagina 15
•
IJzer en staalindustrie
Pagina 16
•
Non-ferro basismetaal
Pagina 17
•
Bouwmaterialenindustrie
Pagina 18
•
De glastuinbouw
Pagina 19
•
Metaalproducten, elektrotechnische, machinebouw en transportmiddelenindustrie. Pagina 20
Uit de KLEMS-analyse blijkt dat vier energieintensieve sectoren een bijzondere gevoeligheid voor de prijs van energie hebben, resulterend in een verminderd verbruik
Aannames voor Energieprijs (energieprijsontwikkeling is volledig gebaseerd op de olieprijsontwikkeling.) en CO2 prijzen EU ETS Jaar IEA crude oil imports ($/barrel) CO2 prices in the EU ETS (€/tCO2)
2012
2020
2025
2030
109
120
127
136
5
10
15
20
8
% verandering toegevoegde waarde per jaar
% verandering ontwikkeling totaal energiegebruik per jaar
2007-12
2013-20
2020-25
2025-30
2007-12
2013-20
2020-25
2025-30
Voedings-, genotsmiddelenindustrie
-0,60%
1,20%
1,80%
1,40%
-2,30%
-1,10%
0,40%
0,00%
Papier- en grafische industrie
-2,80%
1,90%
1,20%
0,90%
-4,80%
-0,90%
0,10%
-0,20%
Aardolie-industrie
1,60%
0,90%
-3,30%
2,10%
-1,40%
3,40%
-6,10%
0,00%
Organische basischemie
-6,20%
0,60%
1,30%
1,20%
-0,50%
0,40%
0,50%
0,60%
Kunstmestindustrie
3,40%
0,60%
-0,10%
0,50%
-0,50%
0,20%
-0,20%
0,40%
Bouwmaterialenindustrie
-5,10%
2,30%
0,60%
0,30%
-5,10%
-1,80%
-0,50%
-0,90%
IJzer- en staalindustrie
1,20%
1,50%
1,50%
1,00%
-0,50%
0,70%
0,50%
0,00%
Non-ferrometalenindustrie
-9,30%
-1,20%
-0,60%
-0,80%
-14,80%
-11,10%
0,70%
0,30%
Metaalproducten/ machine-industrie
0,70%
0,30%
1,20%
1,00%
-1,60%
0,30%
0,90%
0,50%
Transportmiddelen-industrie
-1,80%
0,50%
1,30%
1,00%
-3,60%
-0,20%
0,50%
0,20%
Glastuinbouw
0,90%
0,70%
1,80%
1,30%
0,00%
-0,90%
1,20%
0,90%
Totaal
-0,80%
0,90%
1,20%
1,10%
-1,20%
0,00%
-0,30%
0,40%
BBP**
0,10%
1,50%
1,70%
1,30%
9
De papier en grafische industrie
Beschrijving
Economische ontwikkelingen
In 2012 waren 4.460 bedrijven actief in deze sectoren, waarvan ruim 4.100 in de grafische industrie en ongeveer 350 in de papier industrie. De toegevoegde waarde beslaat € 3 miljard (0,6% van BBP) en er waren ongeveer 55.000 mensen werkzaam in deze sectoren (0,6% van werkzame beroepsbevolking). De totale energieconsumptie bedroeg in 2012 is 30,99 PJ/jaar waarvan 27,48 PJ energetisch finaal verbruik
Relevante ontwikkelingen zijn:
•
rentabiliteit van WKK (slechter door lage kolenprijs, verwachting is dat aantal installaties met een derde afnemen in periode 2012 – 2020 ),
•
de prijs van ingezameld papier (is vrij hoog de sector is hier erg van afhankelijk, staat ook onderdruk door elektronische communicatie media),
•
de opkomst van de biobased economy (papierindustrie is mede oprichter van het Dutch biorefinery Cluster, doel meer waarde uit reststromen en lange termijn grondstofzekerheid)
Technische ontwikkelingen •
door optimalisatie van de droogsectie gebruikmakend van bestaande en bewezen technologie kan tot 15% van het energieverbruik in een papierfabriek bespaard worden.
•
en gezondheidsaspecten van oplosmiddelen. (ARBO-regels voor het werken met oplosmiddelen zijn sterk aangescherpt. Dit is ook terug te zien in de emissiecijfers. )
•
supercritical CO2 als een manier om papier te maken. Toepassing zou 45% energie-reductie mogelijk maken, maar omdat het aandeel elektriciteit zou verhogen, is de verwachte netto reductie van primaire energie 20% (CEPI, 2013).
•
•
toepassing van deep eutectic solvents (DES) uit planten Grootschalige toepassing zou rond 2050 mogelijk moeten zijn. Toepassing zou 20% CO2-emissiereductie mogelijk maken vergeleken met het referentiejaar 2011, de verwachte netto reductie van primaire energie is 40%. Door keten-effecten kan de CO2-emissiereductie nog veel sterker oplopen is de verwachting.
Het totaal verbruik van Nederland als geheel zal toenemen omdat de elektriciteitsvraag die nu ingevuld wordt met WKK daarna ingevuld wordt met kolencentrales met een veel lager totaal rendement en dus grotere opwekverliezen dan bij de inzet van WKK, idem voor CO2 – emissies.
•
In het Sectormeerjarenplan papier- en kartonindustrie 20132016 is aangegeven dat in de periode 2013-2016 zeker 4,6% en mogelijk 19,7% energiebesparing gerealiseerd gaat worden
10
Voedings- en genotsmiddelenindustrie
Beschrijving In 2012 waren 4.775 bedrijven actief in deze sectoren, waarvan ruim 4.500 in de voedingsmiddelenindustrie, 210 bedrijven in de drankenindustrie en ongeveer 20 in de tabaksindustrie. De toegevoegde waarde beslaat € 15,0 miljard (2,8% van BBP) en er waren ongeveer 135.000 mensen werkzaam in deze sectoren (1,6% van werkzame beroepsbevolking). De totale energieconsumptie bedroeg in 2012 81,06 PJ/jaar waarvan 77,35 PJ/jaar energetisch finaal verbruik.
Economische ontwikkelingen •
sectoren die exporteren naar buiten de EU kunnen nog een belangrijke groei verwachten in de komende jaren.
•
De hoge kwaliteit van Nederlandse zuivel, de relatief goede verhandelbaarheid en wereldwijd stijgende vraag naar zuivelproducten stimuleren de productie in Nederland. Bovendien wordt zuivel steeds langer houdbaar, waardoor verse producten verder weg geëxporteerd kunnen worden.
•
weinig groeipotentieel in de vleesverwerkende industrie vanwege trend naar minder vleesconsumptie ook in belangrijke export landen (Duitsland & Verenigd Koninkrijk)
Technische ontwikkelingen •
Adsorptiedrogen in plaats van verdampingsdrogen, via drogen met een adsorbens (zoals zeoliet) kan het energiegebruik van het drogen met 50% worden gereduceerd. Een barrière voor het toepassen van adsorbensdrogen is dat in de huidige situatie het bestaande droogsysteem geheel vervangen moet worden door een nieuw adsorbens droogsysteem. (voedingsmiddelenindustrie)
•
groeimogelijkheden in de brood- en zoetwarenindustrie is beperkt, de vraag zal stabiel blijven. Als de sector tot kostenreductie kan komen door verdergaande automatisering kan een goede positie in de internationale export worden verworven. De groei voor de aardappelen, groente- en fruit-verwerkende industrie zal vooral ook van buiten de EU moeten komen.
•
De voedingsmiddelenindustrie is relatief ongevoelig voor prijsstijgingen in energie. Toch valt er door toepassing van algemene maatregelen en geleidelijke introductie van adsorptiedrogen nog verdere winst te behalen in de energieefficiëntie.
•
De verwachting is dat de tabaksindustrie verder onder druk zal komen te staan.
11
Raffinaderijen
Beschrijving In 2012 waren 35 bedrijven actief in de raffinaderijensector. De toegevoegde waarde beslaat € 3,2 miljard (0,6% van BBP) en er waren ongeveer 6.000 mensen werkzaam in deze sectoren (0,1% van werkzame beroepsbevolking). Er wordt ongeveer 61,5 Mton/jaar (2.575 PJ/jaar) aan aardolie bij de raffinaderijen verwerkt Er wordt zo’n 2.575 – 717 – 1.217 – 494 = 147 PJ/jaar aan aardolie voor energieconversie gebruikt bij de raffinaderijen zelf. (indicatief)
•
De prijzen in deze sector zijn zeer sterk gestegen , van 33 in 1990 naar 139 in 2012 (322%). Na een aanvankelijke prijsdaling tussen 1990 en 1995 is de prijs alleen maar verder gestegen. Er is niets dat er op wijst dat deze trend aan het afvlakken is.
•
Overall stijging van het productievolume - tussen 1990 en 2012 – volgens CBS 30%.
•
Nederlandse raffinaderijen produceren relatief meer LPG, ethaan en nafta dan andere EU-landen. Ethaan en nafta worden voornamelijk gebruikt als input voor de chemische industrie. De prijzen voor ethaan en nafta zijn ook sterker onder druk komen te staan door de schaliegasrevolutie in de VS – hetgeen een verklaring kan vormen voor het moeizamere verloop van de Nederlandse raffinagesector ten opzichte van het Europese gemiddelde.
•
Overcapaciteit van 30-40% in de EU door realisatie meer capaciteit.
•
Uitbreiding van raffinagecapaciteit in het Midden-Oosten en het leveren van aardolieraffinageproducten in plaats van ruwe olie aan de Europese markt.
•
Verbetering van de kwaliteit van aardolie raffinageproducten van Russische raffinaderijen, die daardoor breder inzetbaar zijn op de Europese markt.
•
Een kleinere vraag in de VS naar benzine en jet A fuel door het beschikbaar komen van grote volumes goedkopere lichte olie en goedkope schalieolie
•
Het zuiniger worden van voertuigen en het inzetten van het beleid op alternatieve brandstoffen, zoals elektriciteit en biobrandstoffen.
•
Europese trend om voor ruimteverwarming over te schakelen op aardgas.
Technische ontwikkelingen •
•
Nieuwe ontzwavelingstechnieken vanwege regelgeving zouden een additioneel energiegebruik van bijna 42 PJ/jaar en een additionele CO2-uitstoot van ongeveer 3,5 Mton/jaar geven. Verdergaande warmtekracht-koppeling, vervangen van stoomgedreven condenserende turbines door elektrische motoren en luchtvoorverwarming bij ketels, modificaties aan raffinaderijprocessen en reductie van stoom- en warmteverliezen wordt in (PDC, 2011) geschat op 9,4% van het totale huidige energiegebruik.
Economische ontwikkelingen •
De kosteneffectiviteit van maatregelen uit het MEE-convenant zou positief beïnvloed kunnen worden als op termijn de CO2-prijzen weer zouden gaan stijgen.
•
Vanuit de EU worden in het kader van de Fuel Quality Directive eisen gesteld aan de CO2-emissies per eenheid transportbrandstof. (invloed onduidelijk)
•
•
De doelstellingen in de RED voor het bijmengpercentage van biobrandstoffen in motorbrandstoffen en voor de inzet van hernieuwbare energie in onder andere ruimteverwarming zullen ertoe leiden dat de marktvraag naar raffinaderijproducten zal afnemen. (directe invloed onduidelijk)
Raffinaderijen gebruiken 55–65 PJ/jaar aan aardgas. Door de in vergelijking met de VS en het Midden-Oosten hoge aardgasprijzen in de EU ontstaat een additioneel nadeel voor raffinaderijen in de EU.
•
Aardgas winning in Nederland zal afnemen derhalve ook het condensaat dat hiervan komt en door raffinaderijen wordt verwerkt.
12
Raffinaderijen
Economische ontwikkelingen •
scheepvaart kampt met grote overcapaciteit, vanwege de crisis en oplevering van nieuwe schepen vlak voor de crisis daardoor lage vrachttarieven. Veel rederijen en schippers varen momenteel op lage snelheid om zo op brandstofkosten te besparen (Meyer et al., 2012). Wanneer de noodzaak hiertoe afneemt, zal de vraag naar bunker fuels naar verwachting weer fors toenemen.
daardoor makkelijker overschakelen op goedkopere ruwe oliesoorten en hun opbrengsten maximaliseren, gegeven de vigerende prijsverhoudingen op de internationale markten.
•
•
geografische voordeel door de ligging aan diepzeehavens en met goede binnenwaterverbindingen.
De verwachting is dat in Europa circa 25% van de capaciteit zal sluiten in de periode tot 2020
•
•
Sector zal komende jaren 9 miljard euro moeten investeren voor benodigde ontzwavelingscapaciteit vanwege lagere grenswaardes voor 2015 en 2020. Hierdoor goedkope Russische brandstof niet aantrekkelijker meer.
Daling treft met name de hydroskimming raffinaderijen die geen processen hebben voor het verder verwerken van het atmosferische residu (minder producten met hoge toegevoegde waarde).
•
Zelf ziet de sector hun rol in de toekomst verdwijnen daarom worden er gene grote investeringen gedaan wat reserves voor optimalisatie schept.
•
•
Concurrentie positie met andere EU-lidstaten kan nadelig zijn door bescherming van nadere lidstaten van eigen industrie
•
De studie acht vermindering in productievolume van tussen de 5 en 20% aannemelijk
De crisis in de raffinagesector wordt ook in Nederland gevoeld door de afnemende vraag in exportlanden en in Nederland zelf. Hoe goed de Nederlandse raffinaderijen presteren in vergelijking met hun buitenlandse concurrenten is door gebrek aan raffinaderij specifieke informatie over marges of Solomon indices niet goed in te schatten
•
Nederlandse raffinagesector staat een toename aan investeringen na 2020 te wachten. Dit komt omdat er dan grotere onderdelen van de raffinagesector zullen moeten worden vervangen.
•
In het kader van de beoogde transitie naar een hernieuwbare energievoorziening zal het gebruik van fossiele brandstoffen in de transportsector steeds verder worden afgebouwd. Daarnaast zal de chemie in het kader van deze transitie steeds meer op biomassa en afgeleide producten overgaan. Daarmee zal het overgrote deel van de afzetmarkt voor de raffinaderijen op de lange termijn ophouden te bestaan.
•
Nederlandse raffinaderijen behoren tot de meest energie-efficiënte bedrijven van de wereld.
•
De sector petrochemie zal zich niet herstellen tot het productievolume van voor 2008. Dit heeft ook een negatieve ontwikkeling voor de afzet van raffinageproducten.
•
Nederlandse raffinaderijen relatief flexibel wat betreft de soorten ruwe olie die kunnen worden verwerkt.
•
Bron: http://www.vnpi.nl/Files/file/EnterpriseunderRestraint.pdf.
13
Petrochemie
Beschrijving
Economische ontwikkelingen •
Opkomende productiecapaciteit in het Midden-Oosten, China en in zeer hoog tempo in de VS., zorgt dat de markt in Europe stagneert.
•
Verwachting dat de ontwikkeling van de vraag naar producten van de petrochemische industrie stagneert in OECD-landen en de landen van de voormalige Sovjet-Unie, maar sterk groeit in China, India en ook minder ontwikkelde landen
•
In de VS heeft de enorme productie aan schaliegas gezorgd voor een significant lagere gasprijs. Dit vertaalt zich in een groot kostenvoordeel voor zowel grondstof en energiebehoefte voor de bedrijven in de VS.
•
De productie van polyetheen uit bio-ethanol kost 90% minder energie dan de productie van polyetheen uit nafta. Hierbij liggen wel weer andere milieurisico’s op de loer zoals ontbossing door grotere vraag naar landbouwgronden of sociale risico’s zoals concurrentie tussen plastics en voedsel.
De huidige etheen productiecapaciteit in de VS zal uitbreiden met 43% en de wereld-productiecapaciteit met 7% (Deloitte, 2013). Voor de propeen- en propeenderivatenproductie worden 7 ‘on purpose’ plants ontwikkeld die de productiecapaciteit van de VS met 20% doen toenemen en de mondiale productiecapaciteit met 5%
•
•
grootschalige biobased aromaten productie in de ARRRA. Als gevolg van afname aandeel van de naftakrakers in de wereldwijde etheenproductie.
afnemende vraag op de Europese markt door demografische ontwikkelingen, maar ook door toenemende milieu-bewustzijn. Er is een mogelijkheid dat dit toenemende milieubewustzijn zich vertaald in een grotere vraag naar biobased plastics.
•
•
HiDic destillatiekolom, verbruikt minder energie voor het verdampen bij destillatie van de butadieen-fractie (C4-cut) door betere warmteterugwinning. Besparing is potentieel 1% op finaal energieverbruik en dus 1% CO2 emissies.
Opkomst van China kan verdere concurrentie van de Europese productiecapaciteit betekenen omdat de Chinese overheid de groei van de chemische industrie om strategische redenen ondersteunt.
•
Voorschakelen gasturbine voor het fornuis, besparing van het energiegebruik (totaal finaal verbruik) van 10% (zie o.a. Crometech, 2002) mogelijk. Hierdoor zou de koolstofdioxide emissie met 10% kunnen afnemen. Echter deze optie is in de huidige markt niet rendabel (gas- vs elektriciteits- prijs).
De IEA verwacht dat na 2015 de export van schaliegas flink zal stijgen. Niettemin zal door de kosten die gemaakt worden voor het comprimeren, verschepen en decomprimeren van gas, ook bij maximale export de gasprijs in de VS naar verwachting minimaal 4 USD/MBTU hoger blijven dan in Europa.
•
Er zijn berichten die er op wijzen dat de schaliegasvoorraden te hoog worden ingeschat. Dit bleek eerder al voor de inschattingen van bronnen in Polen, maar nu komen ook soortgelijke berichten uit de VS.
•
Het huidige aandeel biobased productie ligt waarschijnlijk rond de 3%.42 Wij gaan ervan uit dat zonder aanvullende beleidsstimulering dit aandeel in de toekomst iets zal stijgen tot 5% in 2020 en 7% in 2030.43 Dit doet de CO2-emissies dalen.
In 2011 waren 25 bedrijven actief in deze sector. De toegevoegde waarde besloeg € 2,8 miljard (0,5% van BBP) en er waren ongeveer 9.000 mensen werkzaam in deze sectoren (0,1% van werkzame beroepsbevolking). Het totale energieverbruik van de Nederlandse basischemie bedroeg in 2012 656 PJ, waarvan 179 PJ/jaar energetisch finaal verbruik.
Technische ontwikkelingen •
•
•
Productie van etheen op basis van bio-ethanol, dit kost 1 GJ/ton. Uitgaande van productie in Nederland op basis van aardgas bedraagt de CO2-emissie 0,057 ton CO2 per ton product (CE Delft, 2011). Dat is een reductie van 90% vergeleken met de benchmark die Ecofys in 2009 heeft opgesteld voor de Europese Commissie.
14
Kunstmestindustrie
Beschrijving omvatte in 2011 ongeveer 30 bedrijven. De sector bestaat uit een viertal grote producenten (Yara, OCI, Rosier en ICL)45 en een aantal kleine bedrijven werkzaam in mestverwerking, menging en distributie. De toegevoegde waarde besloeg € 665 miljoen (0,1% van BBP) en er waren ongeveer 1.800 mensen werkzaam in deze sector (0,02% van werkzame beroepsbevolking). totale energieverbruik in de sector 91 PJ, waarvan 23,9 PJ finaal verbruik.
•
De afgelopen 20 jaar is er een sterke daling in capaciteit voor de productie van kunstmeststoffen (met name N–meststof) in Europa geweest.
•
Europa (Nederland) van zelfvoorzienend naar netto importeur gegaan (20 – 30% meet import).
•
Azië veruit grootste producent 50 – 60 % van totale productie.
•
De kosten en de beschikbaarheid van aardgas, dat de belangrijkste energiedrager en grondstof in deze sector is, bepalen grotendeels markt positie. Ontwikkeling op dit gebied in Nederland zullen dus invloed hebben voor deze sector.
Technische ontwikkelingen
•
Efficiencyverbetering in gebruik van kunstmest, waardoor behoefte per eenheid gewas afneemt.
•
In regio’s met intensieve veeteelt is een toenemende trend om mest te bewerken, waardoor de nutriënten in de mest beter beschikbaar worden voor landbouwgewassen en behoefte aan kunstmest afneemt.
•
Toenemende vraag naar landbouwproducten voor productie van biomassa voor energie en chemie kan leiden tot een stimulerend effect op de vraag naar stikstof kunstmest.
•
De verwachting van de sector is dat ammoniakproductie in de kunstmest-industrie de komende jaren in zwaar weer zal komen als gevolg van de schaliegas revolutie in de VS. In de VS staat een groot aantal projecten op stapel
•
De sector zelf meent dat verschillende gegevens geen correct beeld geven: de toegevoegde waarde wordt door hen hoger ingeschat, de prijsindex is niet correct (een betere weergave is volgens hen de prijsindex van ureum; zie www.indexmundi.com) en men vermoedt dat de emissiedata voor NMVOS niet kloppen. Men onderkent overigens dat databeperkingen hiervan de hoofdoorzaak zijn.
•
Vooral de prijzen van grondstoffen en van gas bepalen het toekomstperspectief voor de kunstmestindustrie.
•
Voorschakelen van een gasturbine geeft een besparing van het energiegebruik (totaal finaal verbruik) van 10%. In de huidige situatie is WKK als basislast vermogen echter onrendabel, alleen deellast reële optie.
•
lagere druk voor ammoniaksynthese hierdoor kan overschot van 0,3 GJe/NH3 elektriciteit naar andere gebruikers worden geëxporteerd. Deze optie is alleen relevant voor nieuwe fabrieken.
•
•
Economische ontwikkelingen
productie van ammoniak via hydrolyse van water en scheiding van lucht op basis van windvermogen. Want alleen competitief wanneer de stroomprijs lager is dan 20 €/MWhe (dus bij veel wind). CCS relatief makkelijk implementeerbare optie. CCS wordt tot nu toe gehinderd door lage CO2-prijzen, moeizame vergunningprocedures, ontbreken van draagvlak in de omgeving van de opslaglocatie en ontbreken van infrastructuur voor transport.
15
IJzer en staalindustrie.
Beschrijving
Economische ontwikkelingen
De ijzer- en staalindustrie omvatte in 2011 ongeveer 180 bedrijven. De toegevoegde waarde besloeg € 982 miljoen (0,2% van BBP) en er waren ongeveer 14.000 mensen werkzaam in deze sector (0,2% van werkzame beroepsbevolking). totale energieverbruik in de sector bedroeg in 2012 102 PJ, waarvan 40 PJ finaal energetisch verbruik. Er wordt hier voornamelijk naar Tata Steel gekeken aangezien die ¾ van de toegevoegde waarde voor Nederland uitmaakt.
•
De vraag naar platte producten (strip), zoals die in IJmuiden worden gemaakt, ligt momenteel 15% lager dan in 2007.
•
Sterke punten van IJmuiden zijn de ligging (eigen zeehaven, nabijheid afzetmarkt), de configuratie van de fabrieken, flexibiliteit in grondstoffen en een hoog niveau van technologie en vakmanschap
•
lage trendmatige productiegroei van de afgelopen twee decennia zet door vooral door de toename van het BBP.
•
Gevolgen zijn dat door de tijd heen de bezettingsgraad bij TataSteel iets wordt opgevoerd van ongeveer 82% in 2013 naar 86% in 2030.
•
Door het hoge kostenaandeel van materialen in de bedrijfskosten is de staalsector gevoelig voor kostenontwikkelingen van ruw ijzererts en cokes. grondstofprijzen volgen de stijging van de energieprijzen.
•
Biomassa als vervanger van injectiekolen is een optie wanneer subsidie het verschil in prijs tussen kolen en biomassa zou dekken.
Technische ontwikkelingen •
Hisarna-techologie (meest veelbelovende techniek in deze sector) bij Tata Steel maakt het mogelijk ruw ijzer te maken door rechtstreekse reactie tussen injectiekolen en verpoederd ijzererts. Energiegebruik en emissies per ton vloeibaar ruw ijzer zijn ongeveer 20% lager. kosten voor energie – zijn naar verwachting 10% lager investeringskosten 65 – 75% hoger dan bij conventionele hoogovens. Nog 10 jaar nodig voor commercieel mogelijk.
•
Top gas recycling proces CO terugwinning, geen kosten voordelen. Wordt niet overwogen door Tata Steel.
•
warmhoudkamers voor plakken heet staal, voorafgaand aan walsen
•
optimalisatie expansieturbines op beide hoogovens;
•
start-stopschakeling voor koelwaterpompen;
•
frequentieregelaars voor de elektromotoren
•
Tata Steel verwacht met dit soort maatregelen een totale besparing van bijna 10 PJ/jaar te kunnen behalen in de periode 2011–2030 (routekaart, 2011). 16
Non-ferro basismetaal. Beschrijving
Economische ontwikkelingen
Omvatte in 2011 ongeveer 135 bedrijven. De toegevoegde waarde besloeg € 302 miljoen (0,1% van BBP) en er waren ongeveer 7.000 mensen werkzaam in deze sector (0,1% van werkzame beroepsbevolking). totale energieverbruik in de nonferrometaalindustrie bedroeg in 2012 14 PJ, daarvan was 6,2 PJ energetisch finaal verbruik .
•
overcapaciteit aan aluminiumproductie op de wereldmarkt, omdat er grote capaciteit is bijgebouwd in landen met lage elektriciteitsprijzen in anticipatie op een stijgende vraag op de wereldmarkt, die door de internationale economische crisis nog op zich laat wachten.
•
Voor zink is de mondiale verwachting groei, met name door de groeiende vraag naar auto’s.
•
De sluiting van de aluminiumsmelter in Delfzijl zit nog niet verwerkt in het KLEMS-model en de vraagmodule die op deze sector is losgelaten. Hoewel de gepresenteerde groeiverwachtingen wellicht van toepassing zijn op het restant van de sector, dienen de uitkomsten met de reserve beschouwd te worden.
•
De materiaal- en energie-intensiteit van de productie zullen verder toenemen, ondanks de prijsstijging van deze inputs. De reden hiervoor is dat substitutiemogelijkheden richting arbeid, kapitaal en diensten beperkt zijn. Door de stijgende materiaal- en energiekosten zal de toegevoegde waarde onder druk komen te staan.
•
Het blijkt dat door de sluiting van Aldel en Zalco er een forse vermindering van de toegevoegde waarde, investeringen en werkgelegenheid valt te verwachten. Na 2020 zal het productievolume in de sector heel licht toenemen.
•
In feite houdt de sector op een energie-intensieve industrie te zijn, door sluiting van 2 van de 3 grote producenten, doordat zij nog maar slechts marginaal van invloed is op het energiegebruik en emissies in de Nederlandse industrie.
Technische ontwikkelingen Er wordt verwezen naar de volgende ambities voor 2030 beschreven in een routekaart vanuit de sector. •
een besparing van 30% (0,4 PJ/jaar) bij gasgestookte smeltovens;
•
een besparing van 10% (0,03 PJ/jaar) bij inductieovens;
•
een besparing van 15% (0,01 PJ/jaar) door vernieuwing van het productieproces voor zinkplaat (gieten/walsen);
•
een besparing van 20% (0,6 PJe/jaar) door ontwikkelen en toepassen van nieuwe elektrolysetechnologie voor zinkproductie.
17
Bouwmaterialenindustrie. Beschrijving In 2012 waren 1.925 bedrijven actief in deze sector. De toegevoegde waarde beslaat € 2,1 miljard (0,4% van BBP) en er waren ongeveer 27.000 mensen werkzaam in deze sectoren (0,3% van werkzame beroepsbevolking). Totale energieconsumptie van deze sector bedroeg in 2012 25,86 PJ bij een energetisch finaal verbruik van 25,63 PJ.
Economische ontwikkelingen •
Demografische ontwikkeling Het CBS verwacht dat het aantal huishoudens in de komende 10 jaar met 500.000 zal toenemen.
•
sterke stijging van het productievolume door de aantrekkende bouw vanaf begin 2015.
•
Na 2020 zal door de toenemende vergrijzing en stagnering van de bevolkingsgroei de bouwproductie onder druk komen te staan.
•
Opkomst van prefab bouwen gunstig voor de betonindustrie, maar ongunstig voor de grof keramische industrie.
•
In 2019 stopt de mergelwinning in Limburg en daarmee stopt ook de productie van klinker in Maastricht. Dit zorgt er al ruim 10 jaar voor dat er niet meer geïnvesteerd wordt in Maastricht.
Technische ontwikkelingen •
verbeterde warmteterugwinning uit de ovens die bij de verschillende processen gebruikt worden
•
Organische rankine cyclus (ORC) elektriciteit produceren uit restwarmte (in ontwikkeling bij TU Delft)
•
Vrijstellingen energieheffingen van bedrijven in Duistland in de toekomst onzeker, bepaald concurrentie positie.
•
ontkoppeling stook- en droogproces (VTO-concept) in de keramische industrie Voor het geschikt maken van bestaande ovens dient echter een aanzienlijke investering te worden gedaan.
•
Hoog kostenaandeel energie, een stijging van energie-prijzen maakt de productiewijze minder energie-intensief, zonder dat er veel substitutie richting andere inputs optreedt.
•
Onderzoek naar nieuwe tunneloven-concepten op basis van magnetron- of laserstralen. In de Keramische industrie.
•
•
Productie van CO2-arme bindsystemen (onderzoek naar binnen Nederlandse bouw)
energiegebruik in de sector gestaag daalt ondanks de stijging in het productievolume, vooral tot 2020. Ook emissies van CO2, SO2 en NOx dalen. De emissies van NMVOS en PM10 laten een kleine stijging zien tot 202o.
Onzekere trends zijn:
o productie van geopolymeren, CO2 emissiereductiepotentieel 499.000-563.000 ton per jaar. ;
•
De vraag naar CO2-arme bouwmaterialen leidt tot lichtere stenen voor binnenmuren.
o productie van calciumsulfo-aluminaat cementen, circa 30% CO2-reductie. CO2 emissiereductiepotentieel 480.000-720.000 ton/jaar
•
Het bouwen van nieuwe buitenmuren om bestaande woningen zonder spouwmuur om het gebouw zo beter te isoleren. (niche)
•
De opkomst van het bouwen met steenstrips die aangebracht worden op prefab betonnen muren.
•
De mate waarin duurzaam bouwen opkomt en er gevraagd wordt naar innovatieve milieuvriendelijke oplossingen en niet alleen op prijs gekozen wordt.
o productie van cement op basis van de cementfractie in beton uit slooppanden CO2 emissiereductiepotentieel 60.000-90.000 ton/jaar .
18
De glastuinbouw Beschrijving In 2012 waren 3.890 bedrijven73 actief in de glastuinbouw. De toegevoegde waarde besloeg in 2012 €4,0 miljard (0,6% van BBP) en er waren ongeveer 35.000 mensen werkzaam in de primaire productie in deze sector (0,4% van de werkzame beroepsbevolking). Het totale energieverbruik in 2012 bedroeg 113 PJ waarvan 19 PJ in de vorm van elektriciteit verkocht werd aan andere sectoren en consumenten.
Economische ontwikkelingen •
Volgens de barometer WKK 2013 Q3 (Energy Matters, 2012) blijven voor 2014 en 2017 de marktposities van warmtekrachtcentrales onveranderd zeer slecht
•
Voor de langere termijn vanaf 2018 á 2019 is een verbetering in de forwardprijzen elektriciteit te zien. Ook de spark spread verbetert iets. Daarnaast verwacht de barometer WKK (Energie Matters, 2013) een licht verbeterde opbrengst door inzet van flexibel en snel vermogen op de korte termijn markt.
•
Op dit moment kent de glastuinbouw een gereduceerd tarief voor gas die in 2011 resulteerde in een impliciet belastingvoordeel van € 91 miljoen (EEA, 2014). Er zijn op dit moment geen plannen om dit tarief te veranderen. Een verandering in de tariefstelling zou grote gevolgen kunnen hebben voor de concurrentiepositie van de Nederlandse glastuinbouw.
•
De vraag naar producten uit deze sector zal tot 2020 een lichte groei doormaken vanwege de tegenvallende ontwikkeling van de particuliere consumptie. Na 2020 zal deze groei verder aantrekken.
Technische ontwikkelingen •
Het Nieuwe Telen (HNT) Met HNT blijkt een energiebesparing van 30% of meer ten opzichte van de gangbare teeltmethoden mogelijk.een besparing van 10% (0,03 PJ/jaar) bij inductieovens;
•
Het Nieuwe Schermen: met meer energieschermen en meer schermuren wordt de kas intensiever geïsoleerd.
•
Het Nieuwe Ontvochtigen: met droge buitenlucht wordt de relatieve vochtigheid in de kas nauwkeuriger geregeld zonder toevoer van extra warmte.
•
Het Nieuwe Ventileren: met minder ventilatie onder zonnige omstandigheden worden het CO2– en vochtverlies beperkt
•
Het Nieuwe Verwarmen: met gemiddeld een lagere buistemperatuur en de inzet van laagwaardige warmte is het energieverbruik te verminderen.
•
•
Trend richting verdere schaalvergroting en kostenreductie per eenheid product van de sector.
Het Nieuwe Activeren: met een slimme combinatie van bovenstaande maatregelen wordt het gewas actiever gehouden met een lager energieverbruik.
•
•
Meer daglicht door gecoat diffuus glas, minder schermen, lichtintegratie en schaduwdelen verminderen.
Beschikbaarheid van areaal en de rentabiliteit van WKKs belangrijke knelpunten voor de groei van deze sector in Nederland.
•
•
led-belichting, gelijkspanning in plaats van wisselspanning en het reflecteren voor licht dat anders de kas uitgaat. De verwachting dat tussen 2010 en 2015 LED-belichting toegepast zal gaan worden in de glastuinbouw is inmiddels wat optimistisch gebleken.
Groei in productiewaarde zal vooral komen van productiviteitsgroei en het opzoeken van het hogere segment in de markt.
•
CO2 In de toekomst wellicht een probleem door uitfasering aardgas en warmte door geothermie. Zo doende onderzoek naar “Verbetering van de CO2-efficiëntie van de plant”.
19
Metaalproducten, elektrotechnische, machinebouw en transportmiddelenindustrie. .
Beschrijving
Economische ontwikkelingen
In 2012 waren ruim 15.000 bedrijven actief in deze sectoren, waarvan ruim 9.900 in de metaalproductenindustrie, 2.900 bedrijven in de machine industrie, 740 bedrijven in de voertuigenindustrie en ongeveer 1.400 in de overige transportmiddelenindustrie. De toegevoegde waarde beslaat € 19 miljard (3,6% van BBP) en er waren ongeveer 208.000 mensen werkzaam in deze sectoren (2,4% van werkzame beroepsbevolking).
•
Belangrijkste onzekerheid voor deze sector is de ontwikkeling van de wereldeconomie. Grote delen van de sector (met uitzondering van de metaalproducten industrie) zijn mondiaal concurrerend.
•
Sector is vooral gevoelig voor stijgingen in de prijs van arbeid. Indien deze gematigder blijft dan in het basispad is voorzien, kan deze sector een betere concurrentiepositie verwerven en mogelijkerwijs meer produceren.
•
finaal energiegebruik met ongeveer 10% stijgt tussen 2013 en 2020 – een ontwikkeling die vooral samenhangt met de stijging van 20% van het productievolume in die periode.
Technische ontwikkelingen •
Niet beschreven voor deze sector.
20
Bronnen
- Input voorspelling voor KLEMS methode op basis van World energie Outlook 2013 van de IEA en op basis van CBS en - Eurostat data. Technologieën en bijbehorende besparingsindicaties op basis van losse studies.
21
2.
ECN - Nationale Energieverkenning 2015
2.
ECN, PBL, CBS, RVO, Nationale Energieverkenning 2015 Koen Schoots (ECN) en Pieter Hammingh (PBL), Petten 2015
De studie schetst de stand van zaken van de Nederlandse energiehuishouding in een internationale Context het toekomstbeeld in de nationale energieverkenning (NEV) is een weergave van de meest plausibele ontwikkeling, gebaseerd op inzichten tot 1 mei 2015 rond prijzen, markten, technologie en beleid. De NEV maakt projecties voor twee verschillende ‘beleidsvarianten’. Het rapport heeft een zeer breed perspectief, in deze samenvatting worden de belangrijkste economische en technische punten die het marktsegment industrie beïnvloeden behandeld. De studie een voorziet in een zeer uitgebreide analyse die op realistische wijze de uitvloeiing van huidig beleid weergeeft. Belangrijke technologieën voor de toekomst en het potentieel belang voor klimaatdoelen zijn overzichtelijk gemaakt. Ook is goed inzichtelijk wat de voornemens zijn van de industrie m.b.t. convenanten en vastgesteld beleid. •
Aardgasverbruik neemt af waarschijnlijk zal aardgas voor het einde van het decennium de koppositie verliezen aan olie. Dit komt door de afname van de rol van aardgas in de elektriciteitsproductie en in de warmtevoorziening in de gebouwde omgeving en landbouw. (hernieuwbare energie neemt deze rol grotendeels over)
•
Verbruik van olie blijft stabiel een stijging van het verbruik van olie als grondstof voor onder andere plastics in de chemie compenseert de dalende olievraag door de verkeerssector die het gevolg is van toenemende voertuigefficiëntie.
•
Naar verwachting zal het primaire energieverbruik onder zowel vastgesteld beleid als voorgenomen beleid in de periode 2013 tot 2030 licht dalen met ongeveer 100 petajoule.
23
Discussie punten •
Zeer uitgebreide analyse die op realistische wijze de uitvloeiing van huidig beleid weergeeft
•
Belangrijke technologieën voor de toekomst en het potentieel belang voor klimaatdoelen zijn overzichtelijk gemaakt
•
Goed inzichtelijk wat de voornemens zijn van de industrie m.b.t. convenanten en vastgesteld beleid.
•
Voorspeling laad alleen huidig beleid zien tot in de verre toekomst, kans dat dit wijzigt is aanzienlijk. Mist mogelijke alternatieve uitkomsten.
•
Mist meerdere scenario’s waardoor alternatieve toekomsten en implicaties duidelijk worden
•
Uitkomsten rusten zwaar op huidig beleid, impact van veranderingen in emissierechten handel en herdefiniëring van het systeem zijn niet inzichtelijk.
•
Te weinig diepgang in uitsplitsing naar sectoren binnen het segment industrie.
•
De energiedragers die niet voor energiedoeleinden worden verbruikt, met name als grondstof in de chemie en kunstmestindustrie, vallen grotendeels buiten de scope van het energiebeleid. Dat geldt ook voor de bunkers van de internationale zee- en luchtvaart. Toch zijn deze posten omvangrijk en relevant voor de mondiale CO2-emissie, de energieboekhouding en voorzieningszekerheid.
24
Economische ontwikkelingen •
Bevolkingsgroei zwakt af
•
Aantal huishoudens neemt toe (kleinere huishoudens)
•
Economische activiteit naar verwachting in 2015 op niveau van voor de crises (najaar 2008)
• •
•
Streefwaarde voor niet-ETS emissie gebouwd omgeving in 2020 wordt naar verwachting overschreden. Voor 20% reductie staat 22,5 megaton emissies. In het meest gunstige scenario zal 23,9 megaton in 2020 behaald worden.
Lage groei economische activiteit veroorzaakt door geringe groei beroepsbevolking
•
Doelstelling Koepelconvenant voor 2020 binnen bereik.
Dienstensector dominant in Economie (voornamelijk commercieel)
Toekomst gas
Broeikasgasemissies (door bedrijven in het emissiehandelssysteem) •
•
Bedrijven die deelnemen aan ETS hebben emissierechten overgehouden door crisis. Dit komt op 44 miljoen emissierechten uit en mag meegenomen worden naar derde handelsperiode (2013-2020) Tot 2030 geen structurele daling van Nederlandse ETSemissies (tussen 2015 en 2020 wel een daling door toename hernieuwbare energie, maar neemt weer toe door export. Uiteindelijk komt het in 2030 dus op hetzelfde niveau uit als vastgesteld beleid)
•
Verdere daling in Nederlandse gaswinning
•
Nederland wordt geleidelijk een gasimport land (omslag tussen 2025 en 2030). Voornamelijk uit Noorwegen, Rusland en Verenigd Koninkrijk. Waarvan weinig (4,5 %) in vloeibare vorm (LNG) binnenkomt.
•
Opvangen verminderde productie Groningerveld vereist aanpassingen in infrastructuur, door gas van andere calorische waarde.
25
Economische ontwikkelingen • •
•
Meer aandacht voor Hernieuwbare warmte in SDE+ regeling Groei Biomassa-inzet verschuift op termijn naar groen gas productie. Na een tijdelijke stagnatie van de ontwikkeling, die nog wel tot even voor 2020 zal voortduren, wordt tot 2030 een belangrijk deel van het potentieel via groengasproductie ontsloten. Geothermie vooral in glastuinbouw (veel vertraging door grote investeringen die nodig zijn en kans op onsuccesvolle boring)
Vastgesteld beleid – effectschatting 2020 Versteviging/aanscherping MEE convenant Versteviging/aanscherping MJA3 convenant Individuele afspraken MEE bedrijven (1-op-1 afspraken) Handhaving Wet Milieubeheer Op peil houden energie-investeringsaftrek (EIA) voor energiebesparing Totaal Voorgenomen beleid - effectschatting 2020 Versteviging/aanscherping MEE convenant Versteviging/aanscherping MJA3 convenant Individuele afspraken MEE bedrijven (1-op-1 afspraken) Handhaving Wet Milieubeheer Op peil houden energie-investeringsaftrek (EIA) voor energiebesparing Totaal
Algemene ontwikkelingen industrie •
De industriële productie is sinds de crisis in 2009 hersteld. Chemische industrie heeft het nog wel moeilijk (vergeleken met wereldmarkt), door de hoge gasprijs in Europa vergeleken met Amerika en het Midden-Oosten.
•
Convenanten. 80 procent van het finaal energieverbruik valt onder convenanten.
•
De Nederlandse chemie groeit weliswaar licht op de langere termijn, maar blijft daarmee wel achter bij de groei van de wereldmarkt De energie-intensieve chemie heeft last van de hoge gasprijs in Europa ten opzichte van de lage gasprijzen in de Verenigde Staten en het Midden-Oosten. De opkomst van de schaliegaswinning in de VS leidt daar tot lage gasprijzen en een kostenvoordeel voor grootverbruikers van aardgas Bandbreedte Onderwaarde Middenwaarde Bovenwaarde 0,1 0,3 0,3 0,1 0,3 1,5 0,3 0,6 1,6 n.v.t n.v.t n.v.t 5 5 5 5,5 6,5 8,4 0,1 0,1 0,3 1,1 5 6,6
0,3 0,3 0,6 3 5 9,2
0,3 1,5 1,6 4,9 5 13,2
PJ PJ PJ PJ PJ PJ PJ PJ PJ PJ PJ 26
Economische ontwikkelingen •
Het non-energetische verbruik is, na een stijging tussen 2000 en 2005 gestabiliseerd. (vooral kunstmest/ plastics)
•
Het finaal thermische en elektrisch energieverbruik zijn in 2013 lager dan in 2000
•
Tot 2030 neemt vooral de non-energetische toepassing van energiedragers toe. (zie figuur )
•
De inzet van de WKK neemt af, door de ongunstige verhouding gas en elektriciteitsprijs (spark spread). Waarschijnlijk stopgezet als ze aan vervanging toe zijn. Vervanging door conventionele ketels en externe stroomlevering zoals AVI (afvalverbrandingsinstallaties).
•
Verdeling energieverbruik over sectoren blijft ongeveer gelijk (chemisch nummer 1 gevolgd door basismetaal).
•
Sectoren in de industrie die beïnvloed worden door EU Landbouwbeleid zijn de zuivelsector, die een hoger volume zal gaan verwerken (wegvallen quotasysteem). Suikerproductie zal ook lichtelijk groeien en de Aardappelzetmeelindustrie zal krimpen. (echter geen energie intensieve industrieën)
•
Hoewel er vrij recent investeringen zijn gepleegd in de Nederlandse raffinagesector en er nog altijd nieuwe investeringsplannen worden gemaakt (AD, 27 februari 2015), worden sommige investeringsbeslissingen ook voorlopig uitgesteld (NRC, 28 april 2014). Dit duidt op onzekerheid in de sector.
27
Economische ontwikkelingen Industriële energiebesparing vanuit het perspectief van enkele bedrijven. •
Benodigd voor klimaatdoel 2050 is: • Een verdergaande benutting van het potentieel aan
Expertise onder eigen dak heeft een gunstig effect op de uitvoering van maatregelen. Interne koplopers zijn van belang voor de agendering bij directie. Bedrijven die minder zeker zijn hebben nog wel veel behoefte aan advies op maat van een onafhankelijke instelling.
energiebesparing
•
Energiemanagement heeft een gunstig effect op de uitvoering van maatregelen. 3 redenen waarom bedrijven het doen is: compliance, kostenbesparing en MVOdoelstellingen. Waarbij de laatste twee vooral motiveren. Meet- en monitoringssysteem is vaak de eerste stap.
• CO2-vrije opwekking van elektriciteit en elektrificatie in het energiegebruik.
•
Interne prikkels zijn leidend bij investeringsbeslissingen. Energie-efficiency wordt vaak niet meteen meegenomen bij vernieuwingen. Interne prikkels zijn daar vaak verantwoordelijk voor, zoals een additioneel duurzaamheidspotje.
•
Het energiebesparingstempo in de industrie ligt hoger dan het voorgenomen beleid. Mede door de hogere CO2 prijs en de intensievere handhaving van de Wet Milieubeheer betreffende energiebesparing.
• Flinke inzet van bio-energie; voor Nederland betekent ook import van (duurzaam geproduceerde) biomassa • Inzet van afvang en opslag en/of benutting van CO2
Innovatie in het energiesysteem
•
Niet alle innovatieve opties met een groot potentieel krijgen ondersteuning (bio-energie in Nederland en de combinatie daarvan met co2 opslag of benutting)
28
Belang (potentiële bijdrage aan emissievermindering) van verschillende energie-aanbodtechnieken voor het behalen van toekomstige klimaatdoelen in Nederland. Bron: PBL/ECN 2011.
Techniek
Grootschalige omzetting van biomassa in groen gas en/of biotransportbrandstoffen met opslag of benutting CO2
Potentieel belang voor klimaatdoel
Zeer groot
Toelichting
Potentieel van zowel biomassa als CO2-opslag is groot, maar ook nog onzeker; de techniek biedt opties voor toepassingen zonder schone alternatieven; combinatie met power-to-gas denkbaar
Wind op zee
Groot
Groot potentieel op de Noordzee (veel meer dan wind op land in Nederland)
Elektrische warmtepompen
Groot
Toepassingen in gebouwde omgeving, glastuinbouw en industrie; eventueel in combinatie met warmte-koude opslag en/of benutting van restwarmte
Nul-emissie voertuigen
Groot
Elektrische auto’s hebben ontwikkelingsvoorsprong op waterstofauto’s (rekening houdend met beperkte beschikbaarheid van biobrandstoffen)
Afvang en opslag CO2 (CCS) bij industriële bronnen
Groot
Zowel voor procesemissies als bij de industriële energievoorziening; weinig alternatieven
Kernenergie
Groot
Onzekerheid met betrekking tot veiligheid en maatschappelijke acceptatie; benodigde ontwikkelingstijd thoriumreactoren maakt grootschalige toepassing daarvan in 2050 onwaarschijnlijk
Power-to-X (X is waterstof, methaan, transportbrandstof, warmte of grondstof chemie)
Groot
Past in elektrificatie; kan ook bijdragen aan betere balans tussen vraag en aanbod van (hernieuwbare) elektriciteit
Zon-PV
Beperkt
Nuttige bijdrage; sterk afhankelijk van toekomstige opties voor energieopslag
Geothermie (diepe aardwarmte)
Beperkt
Nuttige bijdrage; potentieel in Nederland (in nabijheid van warmtevraag) waarschijnlijk beperkt; onzekerheid over potentieel diepe geothermie voor opwekking van elektriciteit
Fossiele elektriciteitscentrales met biomassa en afvang en opslag CO2 (CCS)
Beperkt
Bijdrage aan benodigde (flexibele) capaciteit; bijdrage bij voorkeur minimaliseren met het oog op mogelijke beperkingen in aanbod van duurzame biomassa of opslagcapaciteit voor CO2
Getijdenenergie of osmose-energie (zoet-zout)
Zeer beperkt
Kleinschalige WKK
Nauwelijks
Omstandigheden voor getijdenenergie rond Nederland waarschijnlijk niet de meest gunstige; energie uit osmose kan hooguit beperkte, nuttige aanvulling zijn Geen combinatie met CCS mogelijk (althans te duur); voorzien wordt dat centrale elektriciteitsvoorziening in toekomst zeer schoon zal zijn
29
Economische ontwikkelingen
•
Werkgelegenheid neemt toe met 80.000 arbeidsjaren in de periode van 2014-2020
•
Overheidsinkomsten gerelateerd aan energie kunnen in 2020 tienvoudige bedragen
•
Duurzame energie gerelateerde activiteiten nemen toe
•
Olie en gaswinning genereren de meeste toegevoegde waarde. Echter zal dit tot 2017 afnemen door de dalende gasprijs. Vanaf 2017 weer toenemen door verwachte prijsstijging gas.
•
Nederland zal blijvende rol spelen als doorvoerland fossiele brandstoffen. Productie van raffinagecapaciteit neemt wel af, wat Nederlandse raffinagesector onzeker maakt.
•
Stabiele elektriciteitsproductie in een Europese energiemarkt. Door integratie Europese markt en levering aan België en Engeland
•
Hernieuwbare energie groeit snel, zorgt voor additionele banen. De productie van biobrandstoffen vertegenwoordigt een groot deel van de exploitatie van hernieuwbare energie, zowel in energetische als financiële termen.
30
3. CE Delft & DNV GL – Scenario-ontwikkeling energievoorziening 2030
3.
CE Delft & DNV GL – Scenario-ontwikkeling energievoorziening 2030 F.J. (Frans) Rooijers, B.L. (Benno) Schepers, R.J.F. (Rob) van Gerwen, W. (Wim) van der Veen, Delft 2014
Het doel van de studie is het ontwikkelen van een vijftal scenario’s op basis van backcasting. De opzet is een macro-economische benadering van de gehele energievoorziening (elektriciteit, warmte, transport) waarbij is gekeken naar het energetische energieverbruik van de energiebronnen. De eindbeelden verschillen op een drietal hoofdkenmerken: (I) het percentage CO2-recuctie t.o.v. 1990; (II) het aandeel hernieuwbare energie; en (III) de benutting van het decentraal productiepotentieel, en twee aanvullende kenmerken: (IV) de mate van energiebesparing achter de meter; en (V) de omvang van het decentrale productiepotentieel. Belangrijkste bevindingen: • Geeft een brede range aan scenario’s die, alhoewel sommige zo ambitieus zijn dat haalbaarheid niet realistisch lijkt, wel inzicht geven in de implicaties hiervan, o.a. op de industrie. • In ‘extreme’ scenario’s (D/E) zijn er ingrijpende structuurveranderingen. In scenario E zijn raffinaderijen niet levensvatbaar. Dit heeft ook grote impact op de vraag naar HT- warmte. • Scenario’s met veel duurzame energie (D/E) leiden tot hoge mate van elektrificatie.
Scenario A B C D E BAU
CO2AandeelH reductie E 40% 40% 55% 100% 100% 24%
25% 25% 25% 25% 100% 18%
Decentraal potentieel 100% <25% 100% <25% 100% 100%
Energiebesparing achter de meter Midden Laag Midden Hoog Hoog Laag
Omvang decentraal potentieel Laag Laag Laag Laag Hoog Laag
Kenmerken eindbeelden
• Finale elektriciteitsvraag stijgt in alle scenario’s door (een bepaalde mate van) substitutie van aardgas voor LT- en HT-warmte en benzine/diesel door elektriciteit. • Aardgas zal naar verwachting een belangrijke rol blijven spelen om de vraag en aanbod van warmte en elektriciteit aan elkaar te koppelen. Zal niet altijd aardgas zijn maar ook groen gas (E)
32
Technische ontwikkelingen •
Voor de brandstof- en CO2-prijzen is gebruik gemaakt van één enkel pad voor de toekomstige prijsontwikkelingen (afkomstig van het BPL, Wijngaart, 2014). Deze inputparameter is sterk afhankelijk van achterliggende aannames. Diverse prijspaden (hoog, laag of midden) zijn niet meegenomen.
•
Er is geen duidelijke uitsplitsing van sectoren in de industrie.
•
Omdat de warmtevraag in Nederland al jaren min of meer constant is, wordt voor de functionele vraag naar HT-warmte (in de industrie) voor processen aangenomen dat de vraag in 2030 gelijk is aan die van 2012. Dit geldt ook voor LT-warmte
•
De studie is zoals aangegeven niet uitgevoerd als een optimalisatiestudie. Er heeft (dus) geen optimalisatie plaatsgevonden van bv. de inzet van demand response, energieopslag en WKK, maar er zijn aannames (op basis van experts en stakeholdersessie) gedaan over de invulling hiervan.
33
Technische ontwikkelingen In de studie worden mogelijke maatregelen genoemd de getroffen kunnen worden m.b.t energiebesparing en hernieuwbare opties in de industrie. Deze zijn te onderscheiden in: energie-efficiency, inzet van hernieuwbare bronnen en CO2-afvang
2.
• WKK’s zijn in sterke mate afhankelijk van gas- en elektriciteitsprijzen. De zgn. ‘spark-spread’ is sinds 2008 echter aanzienlijk verslechterd, met gevolgen voor het WWK-vermogen.
Energie-efficiency 1.
Warmtekrachtkoppeling
Energie-efficiency maatregelen in bestaande processen
• Er wordt uitgegaan van potentieel voor uitbouw van WKK’s van 80PJ.
Elektriciteit: energie-efficiënte pompsystemen energie-efficiënte ventilatiesystemen; optimalisatie perslucht; optimaliseren van koelsystemen
• Een belangrijke ontwikkeling is flexibele WKK; systemen die zowel stroom en warmte kunnen produceren, als alleen warmte, en hiertussen snel kunnen schakelen. Dit biedt mogelijkheden om met WKK in te spelen op fluctuaties in energieaanbod.
• Typerend zijn met efficiënte technologieën besparingen mogelijk in de orde van 10-40%. Warmte-opwekking: optimalisatie van warmte- en stoomsystemen verbetering van isolatie Warmtepompen zijn een andere potentieel belangrijke ontwikkeling.
3.
Productieketens • Potentieel voor energiebesparing bij het leveren van warmte tussen bedrijven. • Landelijke potentiëlen zijn nog niet bekend. Geschat wordt 1-10PJ besparingspotentieel.
• Als ruwe indicatie wordt uitgegaan van 5–20% besparingspotentieel. Besparingscijfers zijn erg indicatief, nadere onderbouwing behoeft • Voor zowel elektriciteit als warmte zijn maatregelen vaak rendabel te realiseren, met terugverdientijden binnen vijf jaar. In de praktijk zijn er echter belemmeringen, zoals de focus op ‘bewezen’ technieken en kortere terugverdientijden.
34
Technische ontwikkelingen (2) 4.
Innovatieve technologieën Enkele belangrijke opties zijn: Hisarna-proces voor energie-efficiënte productie van staal De HIDC (heat integrated distilation column) voor energie-efficiënte destillatie Ammoniakproductie op basis van waterstof geproduceerd uit water, via elektrolyse.
•
Power-to-heat is andere interessante mogelijkheid. De investeringen in power-to-heat zijn relatief gering en kunnen relatief makkelijk snel rendabel zijn.
•
Een ruw inschatting is dat er in 2030 1-5% van de tijd sprake kan zijn van overschotten in elektriciteitsproductie, power-to-heat dan ook 1-5% van de warmtevraag zou kunnen dekken.
• Typerend zijn met dit soort proces-innovaties haalbaar van 20-50%, waar wel vaak forse investeringen voor nodig zijn, en lange periodes voor realisatie.
CO2-afvang
Duurzame energie • Voor zowel de industriële warmte als elektriciteitsvraag liggen er mogelijkheden deze duurzaam in te vullen. •
De industrie wordt gekenmerkt door continue vraag waardoor mogelijkheden worden vergroot om fluctuaties in het aanbod van fluctuerende bronnen op te vangen. Dit geldt met name voor flexibele WKK’s.
•
Vanwege ruimtebeperkingen zijn mogelijkheden voor DE op locatie beperkt.
•
Voor warmte geldt dat biomassa, aardgas als brandstof kan vervangen. Een andere optie is de inzet van groen gas. Onder huidige marktcondities is dit alleen mogelijk met subsidies.
•
CO2-afvang is relevant voor de scenario’s met 100% reductie van CO2-emissies.
•
Technieken zijn beschikbaar om CO2 af te vangen uit afgas stromen van gasgestookte boilers en WKK-installaties.
•
Vanwege relatief lage CO2-gehaltes liggen de kosten hoger dan bij CO2-afvang uit de afgassen van kolencentrales of industriële processen als waterstof en ethanolproductie.
•
Onder de huidige marktcondities is dit niet rendabel, pas rendabel bij CO2-prijzen boven de 100€/ton.
35
Technische ontwikkelingen (3) Kenmerken van mogelijke maatregelen voor energievoorziening industrie Type energievraag (w=warmte, e=elektriciteit
Potentieel
Realisatietermijn Technische (kort is ca. 5 jaar, ontwikkelingen middellang > 5 jaar, lang > 10 jaar)
Kosten
Energy-efficiency Energy-efficiency elektriciteit
elektriciteit
ca. 10-40% (ruwe indicatie)
Bewezen technieken
Kort
Vaak TVT < 5 jaar
Energy-efficiency warmte HT
warmte
ca. 5-10% (ruwe indicatie)
Bewezen technieken
Kort
Vaak TVT < 5 jaar
Energy-efficiency LT (incl. warmte warmtelevering/warmtep ompen)
ca 10-25%
Bewezen technieken
Kort
Vaak TVT < 5 jaar
WKK
80 PJ
Bewezen technieken
Middellang
Kritisch
ca. 20-50% (ruwe indicatie)
In ontwikkeling
Kort
Kritisch
Bewezen technieken
Middellang
Alleen rendabel met additionele subsidie
Middellang
idem
Kort
idem
Kort
Rendabel bij lage stroomprijzen
Lang
> € 100/ton CO2
w/e
Innovatieve technologiën w/e Inzet hernieuwbare energiebronnen Vaste biomassa
w
Geen technische beperkingen
Groen gas
w
Idem
Duurzame elektriciteit
e
Idem
Duurzame elektriciteit ('heat to power')
w
m.n. bij overschotsituaties (1-% tijd)
CO2-afvang CO2-afvang van boilers en WKK's
Bewezen technieken Bewezen technieken
Bewezen technieken
Potentieel alle CO2Pilot emissies
36
Bevindingen scenario A • In dit scenario wordt 40% CO2-emissiereductie gerealiseerd, is 25% van de ingezette energie van hernieuwbare herkomst en wordt zoveel mogelijk warmte en elektriciteit decentraal geproduceerd. Maatregelen • • •
HE op bedrijventerrein: Wind kan relatief snel worden gerealiseerd, bepalende factoren zijn subsidies en fysieke ruimte.
•
Duurzame warmte: uitbouw productie op basis van groen gas of andere groene stoffen vergt forste investeringen, ook in de infrastructuur; ± 10 miljard €
Energiebesparing voor warmte en elektriciteit van 15-20%: alle rendabele maatregelen met terugverdientijd 5< jaar worden genomen; Samenvattend WKK blijft bestaan. • Realisatie van het scenario binnen de industrie lijkt technisch Duurzame energie op bedrijventerreinen wordt volledig benut: helft haalbaar, binnen de looptijd van het scenario. Het gaat gepaard met van HE elektriciteit kan duurzaam worden. forse investeringen. Voor een belangrijk deel (besparingen) zijn deze Duurzame warmte: voor 20% opgewekt uit HE. Grotendeel waarschijnlijk rendabel, voor een ander deel (de uitbouw van HE vervanging aardgas door groen gas. Daarnaast gebruik van power-toenergiebronnen) zal ook additionele financiering nodig zijn. heat
Realisatie •
Energiebesparing: ‘bewezen’ technieken kunnen worden geïmplementeerd bij de reguliere onderhoudssstops per 4/5 jaar. Investeringen in order van 5 miljard € nodig. Uitganspunten modelberekeningen Scenario A Type Maatregel Besparingspotentieel Besparing energie-efficiency warmte HT 15% Besparing energie-efficiency warmte LT 20% Besparing energie-efficiency elektriciteit 20% 5% van nationaal HE power to heat opgewekte elektriciteit HE inzet HE elektriciteit 40% HE inzet HE brandstoffen 20%
Resultaten scenario A Energievraag Situatie 2012 Situatie 2030 Eind- Primair CO2HE CO2Besparing gebruik gebruik emissie (incl.P2H) Decentraal emissie (Pje) (PJe) (PJp) (Mton) (PJe) (Mton) HT- wartme 468 468 26 70 86 18 LT-warmte 63 63 4 13 11 2 Elektriciteit 124 295 14 25 40 34 8 Totaal 655 826 44 108 136 28 25% 72% 38%
37
Bevindingen scenario B Scenario B is voor de industrie sterk vergelijkbaar met Scenario A. Er zijn twee verschillen: • •
de hoeveelheid aan productie van HE elektriciteit (windenergie) op industrieterreinen is niet vastgelegd; de hoeveelheid productie van elektriciteit en warmte uit decentrale WKK-installaties is niet vastgelegd.
•
Deze twee punten hebben echter verder geen consequenties voor de invulling van de scenario’s: het gaat in beide gevallen om maatregelen die – in verhouding tot andere maatregelen – tegen redelijk lage kosten en snel realiseerbaar zijn.
•
Ook het pad van mogelijke realisatie komt dus overeen met Scenario A.
Samenvattend •
Dit scenario resulteert in de beoogde inzet van HE en reducties van CO2-emissies.
•
Het pad voor implementatie is vergelijkbaar met dat beschreven in Scenario A.
•
Ook hiervoor geldt dat het zeer forse investeringen, maar wel technisch haalbaar lijkt, en realiseerbaar voor 2030.
Resultaten scenario B Energievraag Situatie 2012 Situatie 2030 Eind- Primair CO2HE CO2Besparing gebruik gebruik emissie (incl.P2H) Decentraal emissie (Pje) (PJe) (PJp) (Mton) (PJe) (Mton) HT- wartme 468 468 26 70 86 18 LT-warmte 63 63 4 13 11 2 Elektriciteit 124 295 14 25 40 34 8 Totaal 655 826 44 108 136 28 25% 72% 38%
38
Bevindingen scenario C
Kenmerkend is de forse CO2-emissiereductiedoelstelling van 55%. Tegelijk moet een hoger aandeel van het elektriciteitsgebruik decentraal worden opgewekt: in dit scenario gaat het – voor alle sectoren samen om 247 PJe38. Het aandeel HE blijft met 25% gelijk aan de Scenario’s A en B. Om de hogere doelen te halen wordt ingezet op de maatregelen in onderstaande tabel.
Samenvattend
Realisatie
• Indien geïmplementeerd, bieden deze stappen wel zicht op het bereiken van de beoogde reducties in CO2-emissies.
• Energiebesparing: naast ‘bewezen’ technieken worden ook innovatieve technieken ingezet; realisatie van nieuwe WKK-installaties. Investeringen liggen factor twee hoger dan Scenario A al zullen deze wel via besparing fors bijdragen aan verlaging energiekosten
• Realisatie van het scenario binnen de industrie is kritisch, zowel voor de investeringen als voor het tijdpad. • Dit geldt zowel voor nieuwe besparingstechnologieën, als voor nieuwe toepassingen van (proces-geïntegreerde) WKK en CO2-afvang.
• HE (wind) op bedrijventerreinen en HE warmte: Zie Scenario A • CO2-afvang: bij grote WKK’s uitgegaan van afvang. Dit is technologie met hoge investeringen en nog niet uitontwikkeld. Daarom doorlooptijd in orde van 10-20 jaar. Uitganspunten modelberekeningen Scenario C Type Maatregel Besparingspotentieel Besparing energie-efficiency warmte HT 25% Besparing energie-efficiency warmte LT 30% Besparing energie-efficiency elektriciteit 30% HE power to heat 7,6 PJe Aandeel Power-to5% Heat HE inzet HE elektriciteit 5% HE inzet HE brandstoffen 40% CO2 CO2-levering of afvang 4 Mton
Resultaten scenario C Energievraag Situatie 2012 Situatie 2030 Eind- Primair CO2HE CO2Besparing gebruik gebruik emissie (incl.P2H) emissie Decentraal (Pje) (PJe) (PJp) (Mton) (PJe) (Mton) HT- wartme 468 468 26 117 77 LT-warmte 63 63 4 19 10 Elektriciteit 124 295 14 37 35 Totaal 655 826 44 173 121 20 34 25% 55% 41%
39
Bevindingen scenario D
Kernpunt in dit scenario is dat de CO2-emissies met 100% worden terug Technologie met hoge investeringen en nog niet uitontwikkeld. gebracht. Het doel voor het aandeel HE blijft staan op 25%, net als in Doorlooptijd in orde van 10-20 jaar. voorgaande scenario’s. Om dit te bereiken wordt maximaal ingezet op Samenvattend energiebesparing, concentratie van opwekking van elektriciteit en warmte, • Realisatie van het scenario binnen de industrie vergt zeer grote en CO2-afvang bij alle grotere installaties. investeringen in energiebesparende technieken, nieuwe Realisatie opwekinstallaties en CO2-afvang. • Energiebesparing: Gaat zoals Scenario C uit van toepassing bestaande • Doorlooptijden zijn fors, en het is de vraag of realisatie op de termijn als innovatieve besparingstechnologiëen en nieuwe centrale WKKs; tot 2030 haalbaar is. investeringen en realisatietermijn in orde van 20 jaar • Indien geïmplementeerd, bieden deze stappen wel zicht op het • HE (wind) op bedrijventerreinen en HE warmte: Zie Scenario A bereiken van zeer forse reducties in CO2-emissies, die dicht in de • CO2-afvang: alle grote WKK’ worden voorzien van afvanginstallaties. buurt komen van de beoogde 100% emissiereductie. Daarnaast investeringen in CO2-transport en opslag nodig.
Uitganspunten modelberekeningen Scenario D Type Maatregel Besparingspotentieel Besparing energie-efficiency warmte HT 25% Besparing energie-efficiency warmte LT 30% Besparing energie-efficiency elektriciteit 30% HE power to heat 7,59 PJe Aandeel Power-to5% Heat HE inzet HE elektriciteit 40% HE inzet HE brandstoffen 20% CO2-afvang Bereik CO2-afvang 80% Rendement CO-afvang 90% CO2-afvang 17,5 Mton
Resultaten scenario D Energievraag Situatie 2012 Situatie 2030 Eind- Primair CO2HE Besparing CCS/CO2gebruik gebruik emissie (incl.P2H) Decentraal (Pje) levering (PJe) (PJp) (Mton) (PJe) HT- wartme 468 468 26 117 84 LT-warmte 63 63 4 19 11 Elektriciteit 124 295 14 37 35 Totaal 655 826 44 173 129 7 34 27% 85% 35%
40
Bevindingen scenario E Dit is een maximaal scenario, zowel voor CO2-emissiereductie als inzet van HE. Centraal staat de 100% inzet van HE: dit leidt één-op-één tot minder CO2-emissies. Er wordt uitgegaan van maximale energiebesparing. CO2 wordt niet afgevangen. Demand side management in de industrie heeft sterke rol.
Investeringen in vergistings- en vergassingsinstallaties. Twijfel over haalbaarheid. Andere optie is power-to-heat. Beschikbaarheid stromen biomassa vervalt dan als kritische factor. Inschatting is dat dit tegen relatief lagere kosten en eerder haalbaar is t.o.v. inzet biomassa.
Realisatie
Samenvattend
• Energiebesparing: alle technieken worden toegepast, leidend tot 40% besparing in LT-warmte en elektriciteit, en 30% besparing HT-warmte.
•
Realisatie van het scenario binnen de industrie vergt zeer grote investeringen in energiebesparende technieken, nieuwe opwekinstallaties en CO2-afvang.
•
Doorlooptijden zijn fors, en het is de vraag of realisatie op de termijn tot 2030 haalbaar is.
•
Indien geïmplementeerd, bieden deze stappen wel zicht op het bereiken van zeer forse reducties in CO2-emissies, die dicht in de buurt komen van de beoogde 100% emissiereductie.
• Hernieuwbare elektriciteit: volledig duurzaam: wind, zon en biomassa zijn belangrijkste opties. Realiseren van benodigde volume HE productie vergt zeer forse investeringen, daarnaast hoge operationele kosten voor biomassa • Hernieuwbare warmte: volledig duurzaam, vergt grote uitrol groene brandstoffen, waaronder groen gas. Vergt zeer grote
Uitganspunten modelberekeningen Scenario E Type Maatregel Besparingspotentieel Besparing energie-efficiency warmte HT 30% Besparing energie-efficiency warmte LT 40% Besparing energie-efficiency elektriciteit 40% HE power to heat 15,2 PJe Aandeel Power-to10% Heat 100 HE inzet HE elektriciteit % HE inzet HE brandstoffen 96% CO2-afvang Bereik CO2-afvang 0,00
Resultaten scenario E Energievraag Situatie 2012 EindPrimair CO2gebru gebruik emissie ik (PJp) (Mton) (PJe) HT- wartme 468 468 26 LT-warmte 63 63 4 Elektriciteit 124 295 14 Totaal 655 826 44
Situatie 2030 HE CO2Besparing Decentraa (incl.P2H) emissie (Pje) l (PJe) (Mton)
140 25 50 215
327 38 74 440 100%
7 100%
41
34 41%
4. PBL & ECN – Naar een schone economie in 2050: routes verkend. Hoe Nederland klimaatneutraal kan worden
4.
PBL & ECN – Naar een schone economie in 2050: routes verkend. Hoe Nederland klimaatneutraal kan worden Jan Ros, Robert Koelmeijer, Hans Elzenga ,Jeroen Peters (allen PBL), Michiel Hekkenberg (ECN), Peter Bosch (TNO), Den Haag 2011
Dit rapport verkent verschillende routes naar verschillende eindbeeld voor 2050, waarbij wordt uitgegaan van een emissiereductie van 80% in 2050 (t.o.v. 1990). In de analyse wordt de methodiek van backcasting gevolgd. Vanuit een gewenste kwaliteit op lange termijn wordt terug geredeneerd naar stappen die nu gezet moeten worden. Belangrijkste bevindingen: •
•
De belangrijkste bouwstenen voor een schone economie zijn: (I) vermindering van de energievraag; (II) inzet van biomassa; (III) afvang en opslag van CO2; en (IV) elektriciteitsproductie zonder CO2-emissies in combinatie met elektrificatie bij energiegebruikers. Het niet inzetten van één van deze bouwstenen vergt het uiterste van de andere drie. Bio-energie heeft noodzakelijkerwijs een groot aandeel. Er is echter grote onzekerheid over het toekomstige duurzame mondiale aanbod van biomassa.
•
In het referentiescenario worden geen drastische wijzigingen verondersteld van de economische structuur in Nederland. Nederland zal een energie-intensieve industriehouden en de handel zal vooral op Europa georiënteerd blijven
•
CO2-afvang bij grote industriële installaties en centrales wordt van groot belang geacht voor de realisatie van een schone energievoorziening.
•
Voor afgevangen CO2 uit industriële bronnen is de opslagcapaciteit in Nederland op zee wellicht net toereikend. Voor CO2 bij nieuwe centrales is extra capaciteit nodig
•
Elektrisch/waterstof rijden kan vraag naar benzine en diesel drastisch doen afnemen. Voor benzinefractie zal er nauwelijks meer afzet zijn
43
Discussiepunten •
Er wordt uitgegaan van een jaarlijkse economische groei van 1,7% tot 2020; na 2020 neemt die groei af tot 1,3% (arbeidsproductiviteit neemt nog wel toe, beroepsbevolking daalt na 2020).
•
In het eindbeeld voor 2050 ligt het energiegebruik in de industrie bijna 15% hoger dan in 2011 bij autonome ontwikkelingen, maar 30% lager in geval van maximale besparingsopties.
•
Het totale besparingspotentieel m.b.t. efficiëntieverbetering en in productieprocessen- en ketens wordt ‘ruw ingeschat’ op 1.5% per jaar tot 2050.
•
Het belang van bepaalde technieken voor het realiseren van een schone economie in Nederland wordt niet absoluut en kwantitatief ingeschat. Wel wordt het relatieve belang gegeven van technieken voor een schoon energiesysteem t.o.v. andere technieken.
•
M.b.t elektrisch rijden in 2050 wordt een grote slag om arm genomen. Er wordt gesteld dat huidige aanpak geen garantie geeft dat 2050 niet te vroeg komt om het potentieel van elektrisch rijden te kunnen benutten.
•
Toekomstige kosten van technieken en brandstofprijzen zijn gebaseerd op Energy Technology Perspectives 2010 van het IEA. Deze gegevens kunnen zijn wellicht niet meer up-to-date.
•
WKK’s zijn buiten beschouwing gelaten als energiebesparingsmaatregel in de industrie. Deze opties is wel onderdeel van de integrale analyses.
•
Aardgas blijft de belangrijkste energiebron voor warmte in de industrie biomassa soms al toegepast alternatief.
•
De mogelijke baten van een schone energievoorziening zijn niet meegerekend, evenmin als CO2-emissierechten.
44
Discussiepunten
De vraag naar energie in 2050, bij verschillende activiteitenniveaus, zoals in het referentiebeeld, met de energievraag bij de huidige technologie, met een efficiëntieverbetering zoals verondersteld in het referentiebeeld, en bij benutting van het maximale technische potentieel voor vermindering van de energievraag.
Veronderstelde kosten* van energiedragers in 2050 2050, bij mondiaal 2008 2050, referentie klimaatbeleid Olie 11,9 (92) 15,6 (120) 9,1 (70) Gas 7,4 10,7 6,3 Kolen 3,1 3,3 1,7 Biomassa 0-10 0-10 0-12 * kosten zijn in Euro per GJ (prijspeil 2010). De olieprijs is ook gegeven in $2008 per vat (getallen tussen haakjes)
45
Technologische ontwikkelingen Industrie (exclusief olieketen) Uitgangspunt is de verwachting dat de meeste van de technologische opties die in 2050 een grote rol spelen al bekend zijn. De kans is erg klein dat nu onbekende technieken dan een grote rol zullen spelen. Er wordt in de analyse daarom geen rekening gehouden met game-changers.
Elektriciteit •
Wordt toegepast in specifieke processen, zoals in de basismetaalindustrie. Onduidelijk in hoeverre dit een alternatief is voor huidig aardgasgebruik. Waterstof zou een schoon alternatief kunnen zijn dat in de analyses is meegenomen
Specifieke industriële processen met flinke emissies Overige procesemissies • Staalproductie: Alternatieve Afvang van CO2 en vervanging van het huidige proces door koelmiddelen (en nieuwe productietechnologie. Bv. Hlsarna-proces of Direct diverse alternatieve Reduction-proces (gas i.p.v. kolen) processen in • Chemie: verschillende Toepassing nieuwste technieken zal restemissie sectoren) salpeterzuurproductie op termijn niet meer dan 0,1 MtonC02 bedragen. Warmte Onzeker of er caprolactamproductie is in 2050 Beëindigen kalsteenwinning in 2020lbespaard 0,34 Mton• Aardgas blijft belangrijkste energiebron, biomassa soms al CO2 toegepast alternatief
Warmteproductie bedrijven Ketels/warmtekrachtkoppeling met - keuze brandstof (gas, biomassa, waterstof) - CO2-afvang als optie warmtepompen
Staalproductie
Productie ammoniak Huidige hoogovens Huidige proces Direct reduction- met CO2-afvang proces als optie Hlsarna-proces Proces op basis Alle met CO2van elektriciteit afvang als optie
•
Voor lage temperatuur (max. 200 °C) kunnen warmtepompen worden ingezet
•
Voor hoge temperatuur is de inzet van brandstoffen of eventueel elektriciteit nodig
•
CO2 afvang alleen toegepast bij grote bedrijven. Er wordt verondersteld dat daarmee 80% van de van de totale warmteopwekking (incl. warmtekrachtkoppeling) kan worden voorzien. Deze raming word als redelijk optimistisch beschouwd.
• −
Overig: Vervanging HFK’s door alternatieve koudemiddelen en optimalisatie processen kan bijdragen aan vermindering CO2
46
Technologische ontwikkelingen Raffinaderijen, petrochemie en chemie •
Ontwikkeling richt zich vooral op verwerking droog hout/houtachtig materiaal (lignocellulose). Vergassing leidt tot productgas waaruit brandstoffen kunnen worden gemaakt via via Fischer-Tropschsynthese
•
Ook in de petrochemie is er de uitdaging om met meer biobrandstoffen te blijven voldoen aan brede range van producten
•
Belangrijke maatregelen in de olieketen om emissies te beperken zijn CO2 afvang en gebruik van biomassa i.p.v. olie.
In de analyse is de alternatieve productie van etheen (product meet de grootste omvang) op basis van biomassa het uitgangspunt geweest.
•
Gebruik biobrandstoffen, elektrificatie en opmars bioplastic zullen vraag beïnvloeden.
Uiteindelijk komt groot deel van de koolstof in plastics terecht. Dit komt voor een groot deel vrij als CO2 bij afvalverbrandingsinstallaties.
•
Aangezien Nederland een groot deel v/d chemische producten exporteert treden meeste emissies op in het buitenland
•
Vervanging fossiele olie als grondstof door biomassa heeft daardoor beperkt effect op emissies in Nederland.
Productie vloeibare brandstoffen Olieraffinage met CO2-afvang als optie Vergassing biomassa met CO2-afvang als optie en Fischer-Tropsch-synthese Verestering plantaardige olie Fermentatie zetmeel/suiker Fermentatie lignocellulose
Staalproductie Grondstoffen - nafta - biomassa met CO2-afvang als optie
Olieketen •
• •
•
Elektrisch/waterstof rijden kan vraag naar benzine en diesel drastisch doen afnemen. Voor benzinefractie zal er nauwelijks meer afzet zijn. Daarentegen een groeiende vraag kerosine voor luchtvaart. Geen afzetmarkt zware stookolie (voor scheepvaart).
Afvang en opslag van CO2 (sector breed) •
Olie die wordt verwerkt zal zwaarder en zwavelrijker worden, daardoor zijn meer processtappen te verwachten. • Dit leidt tot meer energieverbruik en potentieel hogere emissies. •
Vloeibare biobrandstoffen •
Onzekerheid over duurzame potentieel van biobrandstoffen (suiker, zetmeel, plantaardige oliën)
Voor industriële installaties is het afvangen van CO2 een optie om emissie naar de lucht te vermijden. Diep watervoerende lagen (zoute aquifers) en lege gas- en olievelden zijn de belangrijkste mogelijkheden. Om kosten hanteerbaar te houden moet de opslagcapaciteit over een bepaalde periode kunnen worden ingezet, bij voorkeur ten minste voor de levensduur van de ingerichte installatie.
47
Technologische ontwikkelingen Vergelijking van het belang van de beschikbaarheid van technieken voor een schone economie in 2050 Technologie
Relatief belang
Wind op land
Beperkt
Wind op zee
Groot
Zon-PV
Beperkt
Kernenergie
Groot
Gascentrales met CCS Beperkt
Kolencentrales met biomassa
Zeer beperkt
Warmte uit geothermie
Beperkt
Toelichting De technologie past prima in het eindbeeld, maar het potentieel voor Nederland is beperkt verondersteld, waardoor het achterwege laten van deze optie met andere technieken kan worden opgevangen De technologie past prima in het eindbeeld en heeft een groot potentieel. Het achterwege laten van de optie zet veel druk op ofwel import van schone elektriciteit ofwel het sterk vergroten van het aandeel kernenergie. De technologie past bij beperkte omvang goed in het eindbeeld. Het heeft echter (meer dan wind) beperkingen bij de aansluiting van vraag en aanbod De technologie past prima in het eindbeeld en heeft een groot potentieel. Het achterwege laten van de optie kan worden opgevangen met wind- en zonne-energie (aanvullende oplossingen voor vraag-aanbodbalancering zijn dan nodig). Het belang daarvan wordt aanzienlijk groter, als er geen Europees elektriciteitsnetwerk komt met grote uitwisselingscapaciteit. Wel hebben gascentrales een groot belang om flexibele capaciteit te leveren. Hoewel het een vorm van elektriciteitsproductie is met lage, soms zelfs negatieve emissies, zijn er ook schone alternatieven en op systeemniveau veel varianten waarbij biomassa en CO2-capaciteit beter voor de productie van brandstoffen of groen gas kunnen worden ingezet. De technologie past prima in het eindbeeld, maar het potentieel voor Nederland is beperkt, waardoor het achterwege laten van deze optie met andere technieken kan worden opgevangen.
48
Technologische ontwikkelingen (2) Vergelijking van het belang van de beschikbaarheid van technieken voor een schone economie in 2050
Zonnewarmte
Beperkt
Elektrische warmtepompen
Groot
Micro-WKK op waterstof
Beperkt
Micro-WKK op methaangas
Zeer beperkt
Biomassavergassing voor brandstoffen (+CSS)
Zeer groot
Elektrische auto's
Groot
De technologie past goed in het eindbeeld, maar het potentieel voor Nederland is erg beperkt, omdat er vooral aanbod in de zomer is en voor de winter aanvullende technologie nodig is. Deze technologie heeft een belangrijk aandeel in de elektrificatie bij de industrie, tuinbouw en in de gebouwde omgeving, waarmee de benutting van schone elektriciteit wordt versterkt. Waterstof kan ook uit elektriciteit worden gemaakt, maar als de waterstof wordt gebruikt om daaruit weer elektriciteit te produceren, dan leidt dit tot veel energieverlies. Het zou alleen van nut zijn als waterstof als opslagmedium fungeert (niet voor de hand liggend) of bij productie uit biomassa. Decentrale elektriciteitsopwekking, waarbij aardgas wordt ingezet, levert geen emissievermindering als de centrale elektriciteitsproductie (vrijwel) emissievrij is; lokale toepassingen op biogas kunnen een nuttige aanvulling zijn. Productie van biobrandstoffen (groen gas, transportbiobrandstof) is cruciaal voor bronnen met weinig schone alternatieven. Als pluspunt levert biomassaverwerking met afvang van de bij het proces vrijkomende CO2 negatieve emissies. Dit type voertuigen kan een belangrijk aandeel hebben in de elektrificatie en daarmee in de rol van schone elektriciteit, mede door flexibiliteit bij het opladen.
Waterstof auto's
Groot
Deze voertuigen vormen eventueel een alternatief voor elektrische voertuigen, maar hebben wellicht grotere betekenis als aanvullende optie voor wegverkeer over lange afstanden, zoals ook vrachtverkeer.
CCS industriële emissies
Groot
Voor veel processen zijn er geen alternatieven of zijn de alternatieven met grote onzekerheid omgeven.
49
5. Greenpeace - Energy [R]evolution. A Sustainable Netherlands Outlook
5.
Greenpeace International, Energy [R]evolution. A Sustainable Netherlands Outlook Teske, Rainer Hinrich-Rahlwes, Joris Wijnhoven, Thomas Pregger, Sonja Simon, Tobias Naegler, Marlene O’Sullivan. 2013
De studie geeft een route beschrijving voor het fundamenteel veranderen van de energievoorziening in Nederland om het klimaat te beschermen. Er worden stappen beschreven voor het uitfaseren van fossiele brandstoffen en CO2 emissies te reduceren terwijl energie zekerheid behouden blijft. Verschillende energie efficiëntie maatregelen voor industrie, huishoudens, bedrijven en diensten als mede transport worden beschreven. In de studie wordt een energie [r]evolutie scenario beschreven met tal van voorstellen voor milde tot radicale veranderingen in het energiesysteem. Gaat uit van extreem beleid wat goed laat zien wat we als Nederland zouden “kunnen”, als we het echt willen. De studie geeft een krachtige visie op emissierechten met een uitwerking hiervan. De filosofie van de studie is om gebruik van fossiele brandstoffen te belasten om een meer directe relatie te leggen tussen kosten en vervuiling. Ook wordt het systeem als geheel meegenomen en worden energie verhoudingen in de wereld inzichtelijk gemaakt. :
51
Discussiepunten •
Impact van de maatregelen zoals in het [R]evolution scenario laten niet goed zien hoe dit uitwerkt in concurrentie voor/nadelen van de industrie in verhoudingen op de wereld markt.
•
Gaat uit van een zeer sterke efficiëntie/besparingsslag in alle sectoren maar hoe wordt niet gespecificeerd (gaat uit van technologische ontwikkelingen maar definieert deze niet verder)
•
Te weinig diepgang om haalbaarheid en gevolgen voor sectoren goed in te kunnen schatten.
•
Assumpties voor aflopende operationele en onderhoudskosten van wind op land en op zee zijn zeer ambitieus.
•
Het scenario wordt vergeleken met internationaal beleid en voorspellingen van de world energy outlook 2011 in een referentie scenario. Dus geen Nederlands specifieke vergelijking m.b.t. beleid.
52
Economische ontwikkelingen •
•
Aannames voor de toekomstige warmte voorziening gaan onder ander uit van een snelle vergroting van het gebruik van warmtenetten en meer elektriciteit voor warmte in processen binnen de industrie sector. Volgens het Energy [R]evolution scenario, zal de elektriciteitsvraag groeien zowel in de industrie als in de residentiele, diensten en transport sectoren.
•
Vermindering van de vraag naar energie kan specifiek bereikt worden door de introductie van hoog efficiënte elektronische apparaten, gebruik makend van de best beschikbare technologieën in alle sectoren.
•
Binnen de industrie sector zonnecollectoren, geothermie (incl. warmtepompen) en elektriciteit van hernieuwbare bronnen zal in stijgende maten een substitutie zijn voor fossiel aangedreven verbrandingssystemen.
•
Onder het Energy [R]evolution scenario zal primaire energievraag verminderen met 40% van 3.490 PJ/j naar 2.100 PJ/j in 2050.
•
Het Energy [R]evolution scenario faseert kolen en olie zo snel uit als technisch en economisch mogelijk. Kolencentrales zijn uitgefaseerd in 2020. Dit is voornamelijk mogelijk door de huidige overcapaciteit voor het produceren van elektriciteit in de Nederland en door de groei van duurzame energieproductie. Olie gebaseerd verbrandingsmotoren worden in de transport sector snel vervangen door hoog efficiënte elektrische voertuigen.
Principes van het [R]evolution scenario •
Implementeer duurzame oplossingen, vooral door gedecentraliseerde energiesystemen en net uitbreiding.
•
Respecteer de natuurlijke limieten van het milieu
•
Faseer vervuilende en niet-duurzame energiebronnen uit
•
Creëer meer eigen vermogen in het gebruik van bronnen
•
Ontkoppel economische groei van de consumptie van fossiele brandstoffen.
53
Economische ontwikkelingen •
1 ton CO2 zou tussen de 40 en 50 € moeten kosten om een juist speelveld te kunnen creëren tussen belastingen, inkomsten en subsidies. Hiervoor zullen rechten uit het ETS gehaald moeten worden. Ter waarde van 2 miljard. Dit moet een structurele maatregel zijn.
•
Het is benodigd om op nationaal niveau CO2 snel naar een juist niveau te krijgen. Bijvoorbeeld door kolenbelasting te verhogen en/of een bodem prijslijn voor CO2 voor de elektriciteitssector te zetten. Een maximum aantal CO2 per kilowattuur is ook ene optie.
•
Minder belasting op arbeid en meer op ruwe materialen en energiegebruik.
•
Maak het mogelijk voor particulieren om ook tot 5000 kWh op een andere locatie duurzaam belastingvrij op te wekken.
•
WKK (warmtekracht koppeling) moet sterk worden gestimuleerd onder andere d.m.v. subsidies. Zodat warmte behouden blijft.
•
Om 6000 MW off-shore wind energie voor 2020 te kunnen realiseren moet de overheid zich committeren aan nieuwe projecten en garantie geven voor het toekennen van vergunningen en moeten kabels naar de zee worden gebouwd. Ook moet de SDE regeling alle gaten voor onrendabele onderdelen vullen.
•
Er zal 6000 tot 8000 MW aan wind op land moeten komen, overheid financiert niet rendabele onderdelen.
•
Maak investeringen waarvan de baten onbetwist zijn verplicht.
•
Verplichte targets voor bedrijven.
•
Bonus-malus systeem waarbij bedrijven belasting voordeel krijgen voor het juist uitvoeren van de taken en sancties als ze achter raken met investeringen.
•
Scenario gaat uit van een 37% besparing in totale finale energievraag in 2050
•
Gaat uit van een stijging van elektriciteitsvraag van 107 TWh/j naar 131 TWh/j in 2050.
54
6. Urgenda – Nederland 100% duurzaam in 2030
6. Urgenda – Nederland 100% duurzaam in 2030 2014
Het doel van dit rapport is om een visie te geven op een volledig duurzame energievoorziening in Nederland in 2030, en welke stappen daarvoor nodig zijn. In het rapport wordt uitgegaan van zo’n 50% energiebesparing in twintig jaar over alle sectoren. Er is een apart hoofdstuk besteed aan de energietransitie voor de industrie. Het rapport is getalsmatig onderbouwd met doorrekeningen van het Energietransitiemodel van Quintel Intelligence. Belangrijke bevindingen: •
Net zoals de studie van Greenpeace gaat de studie uit van een vrij extreem uitgangspunt. De realisatie van het voorgestelde scenario is niet waarschijnlijk, maar het geeft wel een beeld van wat er nodig zou zijn om tot 100% duurzame energievoorziening te komen in 2030.
56
Discussiepunten •
Er wordt uitgegaan van een besparingstempo van 2% per jaar.
•
In het model is niet opgenomen dat de industrie zelf veel duurzame energie kan gaan opwekken. Naarmate fossiele energie duurder wordt, zullen meer bedrijven overstappen.
•
De aangedragen technische/procesmatige suggesties om te komen een duurzame energiehuishouding voor verschillende industrieën zijn erg beknopt beschreven, niet kwantitatief onderbouwd.
57
Bevindingen In de studie wordt, zonder compleet te zijn, een beeld geschetst van hoe energie-intensieve industrieën eruit zouden kunnen zien in een potentiële economie in 2030.
• Er wordt een lager energieverbruik in het maakproces verwacht.
Om in 2030 een 100% duurzaam energievoorziening te realiseren wordt uitgegaan van gemiddeld 2% energiebesparing (efficiencyverbetering) per jaar.
Bouwmaterialen en cement •
Chemische industrie • Voor brandstoffen wordt overgestapt op duurzame energie. • Overgang van fossiele grondstoffen naar groene grondstoffen zal moeilijk volledig te realiseren voor 2030. Ook technisch en qua innovaties is er meer tijd nodig
Er zijn grondige verandering noodzakelijk in het bouwproces, waar veel energie wordt gebruikt bij maken en vervoeren van cement en andere bouwmaterialen.
•
Een omslag nodig naar duurzamere vormen van beton en cement. Hiervoor wordt overheidssteun als noodzakelijk geacht.
•
•
In de toekomst wordt steeds minder nieuw gebouwd
•
Meer recycling van materiaal dat afkomstig is van oude gebouwen die opgeknapt of gesloopt worden.
•
Het wordt normaal om op de bouwplaats te slopen en te scheiden en te bouwen met gerecyclede producten en grondstoffen
•
Meer gebruik op bouwlocaties van 3D-printers.
Uitstoot van overige CO2 afvangen en waar mogelijk opnieuw benutten.
Metaalindustrie • Staal en aluminium zijn goed te recyclen. Dit vergt minder energie dan staal maken. Dit zorgt in het Energietransitiemodel voor aanzienlijke energiereductie. Papier industrie • Digitalisering: markt voor papieren boeken en kranten wordt veel kleiner. • Er gaat veel gebruik worden gemaakt van gerecycled papier/karton dat niet meer gemaakt is van bomen maar van andere grondstoffen uit de circulaire economie.
58
Economische ontwikkelingen •
De totale energievraag daalt met 48% in 2050.
•
Van de overgebleven energie wordt in 2030 veruit het meeste gebruikt door de industrie. Dit was 50% van het totaal in 2011 en wordt 68% in 2030.
•
In het scenario ‘100% duurzame energie in 2030’ is er vaak genoeg wind op de gehele industrie van gratis stroom te voorzien.
•
In het scenario ‘100% duurzame energie in 2030” is er veel wind (286,2 PJ) en zonne-energie (77,9 PJ).
•
Aardgas wordt niet meer gebruikt voor de elektriciteitsopwekking.
•
Biomassa wordt als back-up ingezet bij afwezigheid van fossiele en kerncentrales. Er wordt uitgegaan van 5 grote biomassacentrales en 13 groengascentrales.
•
Tevens zijn er een groot aantal kleine WKK’s en turbines beschikbaar die op biomassa/gas draaien.
59
7.
ECN - Quantifying Flexibility Markets
7.
ECN en TenneT - Quantifying Flexibility Markets Delft 2014
In deze studie wordt onderzocht hoe een toenemend aandeel van duurzame elektriciteitsproductie in Nederland de vraag naar flexibiliteit beïnvloed in het elektriciteitssysteem en hoe markten voor flexibiliteit zich zullen ontwikkelen. In dat kader worden de verwachte toekomstige ontwikkelingen in de elektriciteitsmarkt in Nederland en Europa geanalyseerd voor het jaar 2017 en 2023. In de analyse van flexibiliteit wordt een onderscheidt gemaakt tussen aan de ene kant variabiliteit afkomstig van windenergie op basis van de verwachte windenergieproductie, en aan de andere kant de toenemende vraag naar balancering in de intraday en balanceringsmarkt vanwege forecasts errors van windenergie. Belangrijkste bevindingen 1.
Een toename van duurzame energie in Noordwest Europa benodigd flexibele elektriciteitsopwekking om variabele productie te accommoderen.
2.
Prijsniveau en prijsvolatiliteit van elektriciteit stijgt met een toenemend aandeel van duurzame energie in de productiemix in 2023
3.
Bij toename van windenergie in Nederland zal de vraag op de intraday en balanceringsmarkt doen stijgen
4.
De toenemende vraag op de intraday markt duwt de prijzen omhoog, waardoor additionele waarde wordt gecreëerd voor conventionele elektriciteitsproductie,
5.
De businesscase voor flexibiliteitvoorziening op de intraday markt door gascentrales en opslag is positief.
6.
Een efficiënte en transparante intraday markt zal helpen om toenemende niveaus van duurzame energie te accommoderen in een kosteneffectieve manier
:
61
Discussiepunten •
De achterliggende brandstofprijzen voor 2023 zijn vrij hoog.
•
Er wordt aangenomen dat alle onbalans van wind als volume op de intradaymarkt verhandeld wordt.
•
Pricing van day-ahead en intraday in 2023 in de gebruikte modelrun is aan de hoge kant.
•
Hoewel niet specifiek onderwerp van de studie, blijft de rol van de industrie, mede door een gebrek aan gegevens, vrij oppervlakkig beschreven.
62
Economische ontwikkelingen Elektriciteitsmarkt
Demand side response
•
•
Demand side response kan potentieel een kosteneffectieve manier zijn om de benodigde flexibiliteit te accommoderen.
•
Gedetailleerde informatie over potentiëlen en kosten ontbreken voor Nederland. Uit eerder studies wordt geschat dat er een potentieel van 1730 MW beschikbaar is (van der Linde et al. 2004) tegen € 300-500 per kWh.
•
Peakverschuiving heeft een potentieel van 3-25% van de piekvraag van deelnemende commerciële en industriële afnemers.
•
•
De studie gaat uit van de volgende brandstof- en energieprijzen: 2017 2023 Coal price [€ct/GJ] 3.3 3.5 Natural gas price [€ct/m] 25.8 30.9 CO2 price [€/ton] 9.0 13.5 Nederland zal in 2012 en 2017 een netto importeur zijn van elektriciteit (17 TWh in 2012 en 20 TWh in 2017, en zal in 2023 een netto exporteur zijn (26 TWh). Dit komt met name door een groei in gasproductie en duurzame energie. De gemiddelde prijzen dalen in 2017 vergeleken met 2012, maar in 2023 zijn deze significant hoger (groothandelsmarkt)
Flexibiliteit op day-ahead markt. •
In 2012 en 2017 is er geen vraagbeperking en stijgt de totale vraag naar flexibiliteit slecht met 6%. Tussen 2012 en 2023 is de toenamen van de totale vraag naar flexibiliteit 46%
•
De stijging in vraag voor flexibiliteit wordt sterk beïnvloedt door een stijgende productie in wind energie. In 2012 is de vraag naar flexibiliteit door een toename van wind energie nog ongeveer 1%, dit stijgt naar 20% in 2023 (als % van totale flexibiliteitsvraag.
63
8. CE Delft – Verkenning functionele energievraag en CO2-emissies tot 2050
8. CE Delft – Verkenning functionele energievraag en CO2-emissies tot 2050 G.E.A. (Geert) Warringa, F.J. (Frans) Rooijers Delft 2015 In opdracht van RLI (en in het kader van het RLI Energieadvies 2050: Kansrijke routes naar een volledig duurzame energievoorziening) heeft CE Delft onderzocht hoe de energievraag en CO2-uitstoot zich tot 2050 t.o.v. 1990 gaan ontwikkelen uitgesplitst naar bron en de vier functies: licht en apparaten, transport en mobiliteit, hoge- en lage temperatuur warmte. Deze trend is voor de functies nog niet specifiek in kaart gebracht. Uitgangspunten voor de ontwikkeling zijn het Energy (R)evolution Scenario (Greenpeace en EREC, 2013) en het IEA ETP scenario (IEA, 2015). In beide scenario’s worden wel weergegeven hoe de energievraag en CO2-uitstoot zich kunnen gaan ontwikkelen, maar een specifieke indeling naar de vier functies ontbreekt. Omdat IEA geen scenario voor Nederland heeft ontwikkeld is een nationale vertaling gemaakt naar Nederland op basis van een vertaling van representatieve trends op EU-niveau. Belangrijkste bevindingen •
De resultaten laten een sterke tot zeer sterke reductie zien in de primaire vraag in het Energy (R)evolution Scenario (naar 1.500 PJ); de totale Nederlandse primaire energievraag in het IEA-scenario is vergelijkbaar met 1990 (naar 2.220 PJ).
•
De functie licht en apparaten wordt in beide scenario uitkomsten zowel ingezet in de industrie als de gebouwde omgeving en de landbouw, terwijl motorbrandstoffen alleen worden ingezet in de transportsector.
•
HT-warmte wordt exclusief ingezet in de industrie, terwijl LT-warmte voornamelijk in de gebouwde omgeving en de landbouw wordt ingezet. De HT-vraag is in het Energy (R)evolution Scenario 210 PJ en in het IEA-scenario 530 PJ. Deze wordt in het IEA-scenario nog voor een groot deel voorzien door fossiele bronnen, terwijl dit voor het Energy (R)evolution Scenario onder de 20% ligt.
65
Discussiepunten
•
Economische ontwikkelingen (brandstof- en CO2- prijzen) en bijbehorende implicaties worden niet beschreven
•
Er wordt gesteld dat de finale energievraag in de industrie in 2050 15-20% lager ligt dan in 2012.
•
De LT- en HT-warmtevraag is lager in 2050 dan nu het geval is
•
De vraag naar olieproducten is uitgefaseerd tussen 2030-2040 (Energy (R)evolution Scenario).
•
De studie maakt geen uitsplitsing naar sectoren in het marktsegment industrie.
•
In het Energy (R)evolution Scenario is nucleaire energie voor 2020 uitgefaseerd
•
In de functie transport en mobiliteit wordt weinig aandacht gegeven aan elektrisch rijden.
66
Economische ontwikkelingen Input conversiemodel
IEA-scenario
Energy (R)evolution Scenario
• De energievraag in de industrie stijgt tussen 2012 en 2020, om vervolgens tot 2050 per saldo met 15% te dalen.
• De finale energievraag in de industrie daalt met ongeveer 20% tussen 2010 en 2050.
• Aardgas, olie en kolen dalen sneller dan het gemiddelde met respectievelijk 43%, 34% en 25%, terwijl de vraag naar biomassa daarentegen nagenoeg verdubbelt
• Het aandeel aardgas daalt van 43% in 2010 naar 7% in 2050; olieproducten zijn uitgefaseerd tussen 2030 en 2040. Hernieuwbare bronnen, biomassa en zonne-energie nemen gestaag toe.
67
Economische ontwikkelingen Resultaten conversiemodel
• In Energy (R)evolution Scenario daalt de primaire vraag significant: van 2.310 PJ in 1990 naar 1.500 PJ in 2050. In het IEA-scenario komt de vraag uit op 2.220 PJ. • Voor LT- en HT-warmte geldt dat in beide scenario’s de primaire vraag ondanks economische groei, daalt. Energie-efficiency maatregelen spelen hierbij een belangrijke rol. • De vraag naar licht en apparaten stijgt in beide scenario’s. • De primaire vraag naar transport en mobiliteit blijft ongeveer gelijk in het IEA-scenario, deze daalt in het Energy (R)evolution Scenario • De CO2-uitstoot daal in het Energy (R)evolution Scenario en het IEA-scenario respectievelijk tot 24 Mton en 42 Mton. • In het IEA-scenario wordt 80% van de CO2-emissies opgewekt door aardgas afgevangen met CCS. • In het Energy (R)evolution scenario wordt geen CCS toegepast maar relatief meer energiebesparing en inzet van hernieuwbare energie.
68
Economische ontwikkelingen Ontwikkeling primaire vraag per functie en bron
IEA-scenario
Energy (R)evolution Scenario
• In het IEA-scenario is steenkool uitgefaseerd in 2050 voor functie licht en apparaten. Aandeel gas is sterk gedaald en hernieuwbaar is sterk toegenomen.
• In het Energy (R)evolution scenario is de primare vraag sterk gereduceerd en is het grootste deel van fossiele brandstoffen gesubstitueerd.
• Voor functie transport en mobiliteit is het aandeel traditionele brandstoffen sterk afgenomen.
• Voor alle vier de functies wordt grootste deel energievraag voorzien door hernieuwbare bronnen. Resterende emissies zijn afkomstig van aardgas en fossiele olie (transport)
• In de LT-functie is de verandering in samenstelling relatief het kleinst.
69
Economische ontwikkelingen Primaire vraag per sector en functie
IEA-scenario
Energy (R)evolution Scenario
• De primaire vraag naar HT-warmte is exclusief voor de industrie, terwijl LT-warmte voornamelijk wordt ingezet in de gebouwde omgeving en landbouw.
• In het Energy (R)evolution scenario is de primare vraag naar HT-warmte exclusief voor de industrie, maar 320 PJ minder dan het IEA-scenario.
• Licht en apparaten wordt zowel ingezet in de industrie als de gebouwde omgeving
• De functie licht en apparaten wordt zowel ingezet in de industrie als de gebouwde omgeving. De primaire energievraag naar de functie licht en apparaten is 40 PJ minder dan in het IEA-scenario.
Transport
Licht en apparaten
Industrie
Gebouwde Totaal omgeving en (afgerond) landbouw
Transport
0
280
510
790
Licht en apparaten
370
0
0
370
Transport en mobiliteit
HT
0
530
0
530
LT
0
70
460
530
Transport en mobiliteit
Totaal (afgerond) Primaire vraag 2050 op basis van IEA-scenario (PJ)
2220
Industrie
Gebouwde Totaal omgeving en (afgerond) landbouw
0
240
370
610
280
0
0
280
HT
0
210
0
210
LT
0
40
360
400
Totaal (afgerond)
1500
Primaire energievraag in 2050 opgesplitst naar functie en sector Energy (R)evolution (PJ)
.
70
9. Berenschot, CE Delft, Overview - De rol van eindgebruikers in relatie tot systeemintegratie
9.
De rol van eindgebruikers in relatie tot systeemintegratie Berenschot/CE Delft/Overview, 2015
Het rapport zicht op de toekomstige rol van de eindgebruiker in het energiesysteem. Een belangrijke deel van het rapport betreft de vraagstelling op welke manier de flexibiliteit van het energiegebruik bij eindgebruikers van energie kan worden vergroot, zowel op de korte als lange termijn. In de studie wordt onderscheidt gemaakt naar drie sectoren in het energiesysteem: de industrie, de utiliteitssector/MKB en de huishoudelijke sector en daarnaast wordt elektrisch rijden ook meegenomen. Voorts wordt voor ieder segment de rol van relevante Decision Making Units (DMU’s) bestudeerd. Het rapport levert de bouwstenen voor de roadmap vraagflexibilieit en richt zich op een set wenselijke acties die leiden tot een actievere betrokkenheid van de eindgebruiker in het totale energiesysteem. Belangrijkste bevindingen:
1.
De gemiddelde elektriciteitsprijzen in Duitsland liggen lager door een hoger aandeel duurzaam en kolen
2.
Volatiliteit wordt groter op de elektriciteitsmarkt naarmate er meer duurzaam wordt ingevoed. Er vind een verschuiving van de pieken op de dag plaats.
3.
In alle scenario’s valt de elektriciteitsprijs voor een groot aantal uren onder de gasprijs. Dit benadrukt het potentieel voor demand side management bij de (industriële) eindgebruiker.
4.
De industrie kent verschillende technische opties om te flexibiliseren: •
Power to Products
•
Power to Cold
•
E-boilers, weerstandsverwarming
•
Stoomrecompressie, HT-warmtepomp
72
Discussiepunten •
Onderwerpen zijn alleen op hoofdlijnen uitgewerkt.
•
Er is geen kwantitatieve schatting van het daadwerkelijke potentieel van verschillende opties
•
De meeste uitgangspunten in de studie zijn gebaseerd op de meningen van experts
•
Onderbouwing is niet altijd te vinden in de literatuur vanwege nieuwheid onderwerpen
•
De studie biedt vooral inzicht in de (APX) elektriciteitsmarkt, niet de gasmarkt of warmte.
•
Uit de scenario’s zijn APX prijsreeksen gedestilleerd. Voorspellingen van de onbalansmarkt zijn echter niet meegenomen.
•
In gebruikte scenario’s is flexibiliteit niet meegenomen, waardoor nul-prijzen ontstaan.
73
Economische ontwikkelingen Energiebesparing •
Er zijn door de grotere energiegebruikers in de industrie afspraken over energiebesparing afgesloten met de overheid (Energieakkoord)
•
Deze dekken 80% van het energiegebruik van alle industriële bedrijven (exclusief elektriciteits- en warmteproducenten).
Prijsontwikkelingen elektriciteit
Penetratie van eigen opwekking via WKK. •
Nederland is koploper op gebied van WKK. WKKinstallaties staan echter economisch onder druk vanwege de hoge gasprijs en de lage elektriciteitsprijs.
•
Naar verwachting worden tussen nu en 2020 meer installaties gesloten, terwijl daarna, richting 2030, een lichte verbetering in de marktpositie van WKK-installaties is voorzien
Verkenning van flexibiliteitopties •
Binnen de industrie wordt op kleine schaal voornamelijk gekeken naar opties om elektriciteit om te zetten in andere vormen van energie (zoals Power to Heat, Power to Pressure, Power to Products)
Groen gas •
Een belangrijke ontwikkeling om de gasvoorziening te verduurzamen is groen gas. Op dit moment is het aanbod van groen gas relatief klein, maar het aandeel in de gasvoorziening neemt elk jaar toe.
• In alle scenario’s valt de elektriciteitsprijs voor een groot aantal uren onder de gasprijs. Dit benadrukt het potentieel voor demand side management bij de eindgebruiker.
74
Economische ontwikkelingen (vervolg) • Gemiddelde day-ahead price NL en DE in 2013
• Lagere gemiddelde prijzen in Duitsland door hoger aandeel duurzaam en kolen • Volatiliteit in Duitsland groter dan in Nederland door hoger aandeel intermitterende bronnen
Gemiddelde prijscurve (dag) NL in 2030
•
Het huidige dagplateau zal in de toekomst waarschijnlijk verdwijnen. De verschillende scenario’s laten consequent zien dat de ochtendpiek eerder op de dag voorkomt.
• Lagere gemiddelde prijzen in Duitsland door hoger aandeel duurzaam en kolen • Volatiliteit in Duitsland groter dan in Nederland door hoger aandeel intermitterende bronnen • De verwachting is dat het Nederlands prijspatroon in de toekomst steeds meer op dat van Duitsland zal gaan lijken, door meer duurzame energie en toenemende marktintegratie.
75
Technologische ontwikkelingen •
Uit de studie blijkt dat er in de toekomstige energievoorziening kansen ontstaan voor flexibele eindgebruikers. Er wordt een overzicht gegeven van technische opties om het gebruik van elektriciteit flexibel te maken.
•
De technieken vallen uiteen in technieken waarmee elektriciteit kan worden opgeslagen en technieken waarmee de elektriciteitsvraag variabel kan worden. Binnen deze categorie gaat het om: (1) het accommoderen van grote hoeveelheden hernieuwbare elektriciteit en (2) het terugregelen van de elektriciteitsvraag bij geringe productie van hernieuwbare energie.
•
Binnen industriebedrijven zijn er verschillende technische opties die bij verschillende onderdelen van een typische fabriek toepasbaar zijn.
76
Technologische ontwikkelingen (vervolg) Een overzicht van de huidige en innovatieve nieuwe wijzen van energieopslag en energieomslag, toepasbaar binnen de Nederlandse procesindustrie Energiefunctie Procestoepassingen, Power2Products. Variabiliseren en elektrificeren proces
Deelsysteem, toepassing Opslag producten
Elektrolyse (/Power2Gas)
Elektrische proceshitte Gascompressie (Power2Pressure) Aandrijven Transport
Technische optie Opslaan (tussen-)producten, halffabrikaten H2 elektrolyse (i.c.m. opslag/H2 netwerk) H2+ nageschakelde reacties (Power2Gas, Power2MeOH, i.c.m. opslag /netwerk) Chloor: omzetting NaCl tot NaOH, Cl2 en H2 (i.c.m. infrastructuur) Reductie van Al2O3 tot aluminium Zinkelektrolyse ZnO tot Zn Oppervlaktebehandeling staal Chemische en metallurgische processen (bijv. elektrostaal, SiC) Vlamboogtechnologie (C2H2, NH3 synthese) Perslucht met drukopslag Compressie/liquifactie andere gassen Ventilatie (binnen toegestane marges) Pompen, vooral als er een opslag is. Stoom/electrisch gecombineerde aandrijving
Relevant potentieel Gemiddeld Gemiddeld Gemiddeld Gemiddeld Beperkt Beperkt Beperkt
Beperkt Beperkt Gemiddeld Gemiddeld Beperkt Beperkt Hoog
• Veel technologie is commercieel beschikbaar (TRL8-9) • Niet iedere technologie is geschikt voor flexibiliteit • Sommige technologieën horen als bouwblokken bij elkaar • Vooral passend bij hybride concepten • Weinig bijval voor all–electric concepten 77
Technologische ontwikkelingen (vervolg)
Warm water
Verwarmen (Power2Heat) Stoom
Hete lucht Koelen (Power2Cold)
Koelen
Straling
Straling
Elektrische opslag (Power2Power)
Elektrische opslag
Thermische opslag
Warmte-opslag
Warmtepomp LT stadsverwarming, tuinbouw (i.c.m. ondervuurde boiler, WKC, opslag) Elektrische boiler (i.c.m. ondervuurde boiler, WKC, opslag) Elektrische stoomketel (i.c.m. ondervuurde boiler, WKC, opslag) Warmtepomp, 100-150 °C (i.c.m. opslag) Warmtepomp, 150 °C (of hoger, thermoakoestisch, i.c.m. opslag) Meertraps indamping, i.c.m. droogproces Stoomhercompressie (i.c.m. ondervuurde boiler, WKC, opslag) Hete lucht droging, sproeidrogen Koelmachines koel/vrieshuizen Koelmachines koudenet industrie/utiliteit Combinaties van koelen en verwarmen UV – o.a. voor O3-productie / desinfectie IR – o.a. voor verwarming, droging, bakken Compressed Air Energy Storage (o.a. zoutcavernes) Accu's, batterijen (elektrochemisch) Flowbatterijen (NaS etc.) Vliegwiel Opslagsysteem voelbare warmte PCM thermische opslag Chemische verbinding (ab/adsorptie)
Hoog Hoog Hoog Hoog Gemiddeld Hoog
Hoog Hoog Hoog Gemiddeld Gemiddeld Beperkt Beperkt Gemiddeld Beperkt Beperkt Gemiddeld Gemiddeld Gemiddeld Beperkt
78
Technologische ontwikkelingen (vervolg) •
In de studie worden een aantal technieken gepresenteerd waarmee de elektriciteitsvraag kan worden geflexibiliseerd.
•
Op grond van de overeenkomsten in toepassingsgebied en techniek worden de volgende overkoepelende clusters onderscheiden: - Power to Products
- Power to Cold - Power to Heat: E-boilers, weerstandsverwarming - Power to Heat: Stoomrecompressie, HT-warmtepomp
79
Technologische ontwikkelingen (vervolg) Power to Products
Potentieel
Het potentieel van het opslaan producten/halffabricaten als flexibiliteitsoptie verschilt per proces. Het potentieel is groot als de elektriciteitsvraag van het productieproces voor bijvoorbeeld 80-90% kan worden gereduceerd, zoals bij de siliciumcarbideproductie in Delfzijl, dan gaat het om 50-70 MW voor een enkel bedrijf. Bij dit soort productieprocessen is er dus zeer veel potentieel. Maar veel bedrijven hebben minder mogelijkheden om de productie en de elektriciteitsvraag terug te regelen als de stroomprijs hoog is.
Tijdschaal
Typerende tijdschaal: een aantal uren per dag. In bijzondere gevallen kan het ook over langere termijnen gaan (seizoensschaal: meer produceren in de zomer dan in de winter bijvoorbeeld) en over korte termijnen, inspelen op de onbalansmarkt, regelen per minuut. SiC: minuut-halve dag
Beschikbaarheid
Zowel opregelen als afregelen valt hieronder.
Waarde eindgebruiker
Verbeteren van kostenpositie, door actieve sturing het inkopen van dure uren vermijden. Daarnaast een CO2 footprint effect: door een productiepatroon te volgen dat bijdraagt aan de inpassing van hernieuwbare energie wordt bijgedragen aan de energietransitie.
Waarde systeem
Kan relatief economische optie zijn om de systeembalans te handhaven. Als lokaal /regionaal opgewekte hernieuwbare energie direct kan worden gebruikt in het productieproces dan draagt dit bij aan het voorkomen van congestie op het net.
Kansen
Verminderen van de energiekosten Doordat hernieuwbare energie wordt geaccommodeerd verbetert dit de inpassing van grote opgestelde vermogens wind en zon, waarmee de transitie wordt ondersteund.
Belemmeringen
Beschikbaarheid van overcapaciteit in de productiecapaciteit is een voorwaarde. Investeringskosten (kosten voor productie overcapaciteit en opslag). Gedrag is gericht op de core business, kennis van de mogelijkheden op de elektriciteitsmarkten is beperkt. Dagelijkse productieplanningen aan moeten passen op elektriciteitsmarkten. Perceptie van risico op impact van productkwaliteit en/of HSEQ gevolgen voor installaties Organisatie van de productieketen (JIT, lean etc.)
TRL Opmerkingen
Wisselt per proces. Veelal TRL 9 in geval van productopslag, het kan lager zijn bij processen die tot nu tot alleen volgens een vlak profiel opereren. Sterk afhankelijk van bedrijf en aard van het proces. Eenvoudigst toepasbaar bij batchprocessen.
80
Technologische ontwikkelingen (vervolg) Power to Cold
Tijdschaal
Koudeopslag voor koelprocessen. Kan grootschalig worden toegepast bij koel- en vrieshuizen en bij andere partijen met koudebehoefte in het productieproces Uurbasis tot tijdschaal van meerdere dagen of langer
Beschikbaarheid
Zowel opregelen als afregelen is mogelijk
Waarde eindgebruiker
Lagere energiekosten door lagere energiekosten kosten voor koeling. Minder geluidsproductie
Waarde systeem
Draagt bij aan terugdringen energieverbruik tijdens piekuren en dan minder energievraag voor het net.
Kansen
Economische vorm van opslag in grotendeels bestaande installaties.
Belemmeringen
Hogere investeringskosten (installatie en hoge temperatuurkoeling). Complexere installatie met complexere regeling. Moeilijker toepasbaar in bestaande gebouwen Bij nieuwe WKO vergunningen nodig
Potentieel
TRL (1-10) Opmerkingen
Techniek: 9:al commercieel toepasbaar
81
Technologische ontwikkelingen (vervolg) Power to Heat: E-boilers, weerstandsverwarming Elektrische stoomketel, elektrische warmwaterboiler, heteluchtdroging. Potentieel elektrificeren industriële Potentieel warmtevraag technisch ca. 6 GW e (op basis van stoomvraag in temperatuurgebied tot 260 °C, hoger is mogelijk . Potentieel hete lucht sproeidrogers in de zuivelindustrie bedraagt ca. 130 MW e. Tijdschaal Variërend van uren tot enkele dagen Beschikbaarheid Waarde eindgebruiker Waarde systeem
Kansen
Belemmeringen
TRL (1-10) Opmerkingen
Alleen geschikt voor opregelen (momenten met goedkope elektriciteit) en doorgaans niet voor afregelen
Het stelt de eindgebruiker in staat in te spelen op de behoefte aan flexibiliteit. Daarnaast verduurzaamt het productieproces (MVO)? Door afname windelektriciteitoverschotten? Basislast kern-/kolencentrales draaien ook door… Biedt hoge mate van flexibiliteit. Draagt bij aan opheffen congestie op het net wanneer lokale duurzame energie wordt afgenomen Bewezen technologie en in grote vermogens beschikbaar. Levert een bijdrage aan verduurzamen van producten wanneer er overschotten van duurzame bronnen worden ingezet. Goed stuurbaar en schakelbaar. Additionele stoomvoorziening vergroot betrouwbaarheid van processen. Vereist specifieke inpassing op utility niveau. Terugverdientijd investering te lang voor industrie terwijl maatschappelijke bijdrage wel belangrijk is. De nettarieven (transportcapaciteit en kWmax tarief) kunnen prohibitief zijn voor de business case. Kan piekbelastingen en congestie op lokale netten creëren of soms ook oplossen. Techniek: 9: al commercieel verkrijgbaar Biedt grote kansen voor Nederlandse industriebedrijven, zeker als de netaansluiting al groot genoeg is.
82
Technologische ontwikkelingen (vervolg) Power2Heat: Stoomrecompressie, HT-warmtepomp Potentieel stoomrecompressie onbekend, orde ca 1 GW p? Hangt af van beschikbaarheid lagedrukstoom en technische configuratie van de bestaande HT stoomopwekking. Het kan ook meer zijn (opgesteld vermogen Potentieel aan must run WKK in de procesindustrie is anno 2015 iets minder dan ca. 2 GW). Tevens potentieel voor toepassing van een grootschalige warmtepomp van ca. 200 MW e voor de basislast van stadsverwarming (in de winter dus een stuk meer!) Tijdschaal Beschikbaarheid
Waarde eindgebruiker
Waarde systeem
Kansen
Belemmeringen
TRL (1-10) Opmerkingen
Variërend van uren tot enkele dagen Vooral geschikt voor opregelen en minder voor afregelen maar dit hangt af van het bedrijfsregime. Als de stoomrecompressie volcontinu wordt ingezet dan is het geen flexoptie. Het stelt de eindgebruiker in staat om in te spelen op de behoefte aan flexibiliteit. Daarnaast verduurzaamt het productieproces (MVO) bij toepassing van DE overschotten. De COP van de oplossing (efficiency) is met 10 heel hoog waardoor de energie-efficiency sterk verbetert. Direct financieel voordeel door besparing op energiekosten, zeker bij hogere gasprijzen. Biedt hoge mate van flexibiliteit. Draagt bij aan opheffen congestie op het net. Energie-efficiency winst en verbetering voorzieningszekerheid (afname aardgasvraag) Bewezen technologie en in grote vermogens MW e beschikbaar. Levert een bijdrage aan verduurzamen van producten. Goed stuurbaar en schakelbaar Vereist specifieke inpassing op utility niveau. Terugverdientijd investering te lang voor industrie terwijl maatschappelijke bijdrage wel belangrijk is. Gezien de investeringsomvang is het ook toepasbaar in continu-last situaties Techniek: stoomrecompressie: 9 (commercieel). HT warmtepompen tot 150 °C: 4-8 (demo), HT warmtepompen tot 100 °C: 9 (commercieel) CAPEX intensief. Verdienmodel op basis van alleen kapitaliseren op lage elektriciteitsprijzen is wellicht kritisch.
83
10.
Ecofys – European chemistry for growth. Unlocking a competitive, low carbon and energy efficient future
10. Ecofys – European chemistry for growth. Unlocking a competitive, low carbon and energy efficient future 2013 Het doel van de studie is om kwantitatief en kwalitatief bewijs te leveren van de beschikbare opties en het potentieel voor de Europese chemische industrie om een bijdrage te leveren aan de Europese lange termijn doelstellingen m.b.t. de vermindering van broeikasgassen. Er wordt gefocust op emissiereductie binnen de sector zelf alsook binnen andere sectoren via chemische producten, en er wordt gekeken naar de kansen die daarin voor de chemie liggen. Op basis van de analyses van een aantal scenario’s die de huidige en verwachte ontwikkelingen rondom beleid, de markten en technologieën weergeven, bevat de studie een aantal beleidsaanbevelingen.
Belangrijkste bevindingen: •
Producten van de chemische industrie kunnen een significante bijdrage leveren aan energie-efficiency verbeteringen en emissiereductie in alle sectoren.
•
De concurrentiepositie en groei van de chemische industrie loop schade op bij geïsoleerd (globaal) klimaat- en energiebeleid.
•
Gefragmenteerd beleid en een geïsoleerde EU aanpak verminderd het potentieel van de chemische industrie om te komen tot energie efficiency- en broeikasgasoplossingen.
•
Een grotere vermindering van broeikasgassen is technisch mogelijk, door het koolstofvrij maken van de energie-industrie en CCS in de chemische sector. De barrières hiervoor worden voornamelijk gepositioneerd buiten de invloedssfeer van de industrie .
85
Discussiepunten •
In de verschillende scenario’s worden vrij ver uiteenlopende aannames gehanteerd, waardoor de scenario uitkomsten worden gekenmerkt door een erg grote bandbreedte waarin ontwikkelingen zich kunnen gaan voordoen.
•
Studie richt zich niet specifiek op Nederland, maar omdat de chemische industrie een groot deel van de Nederlandse industrie vertegenwoordigt zijn de uitkomsten, hoewel niet één op één te vertalen, mogelijk wel interessant.
•
In de studie wordt de impact van schaliegaswinning (en goedkope kolen) niet zwaar meegenomen in de scenario’s, en de impact hiervan voor de industrie.
86
Economische ontwikkelingen •
In het algemeen wordt er uitgegaan van een gecontinueerde groei 3. van de mondiale economie, met een machtsverschuiving van de gevestigde industriële landen naar opkomende economische regio’s.
•
Het wordt waarschijnlijk geacht dat de wederzijdse afhankelijkheid 4. tussen regio’s verder zal toenemen met toenemende handel en informatiestromen.
•
Het relatieve belang van Europa zal naar verwachting afnemen, en de Europese bevolking zal naar verwachting langzaam groeien Ontwikkeling CO2 prijs tussen nu en 2050. • Lage CO2 reductiedoelstellingen leiden tot lage De wereldwijde economische groei zal resulteren in een CO2 prijzen. Dit is het geval in Scenario 1, Continued toenemende concurrentie om bronnen. Fragmentation
•
Scenario’s •
•
Differentiated Global Action: alle belangrijke economische regio’s ondernemen actie, met een mondiale vermindering van uitstoot met 50% t/m 2050, met een 80% verminderingsdoel voor Europa. Er is weinig mondiale beleidsconvergentie. Level Playing Field: internationaal akkoord om uitstoot met 50% te verminderen in 2050. Er is gekozen voor beleid dat een level playing field voor de (maak)industrie verzekerd door een uniforme wereldwijde carbon price.
Een koolstofarm scenario waarin verschillende energiebronnen op marktbasis concurreren zonder specifieke steun voor energie-efficiëntie en duurzame bronnen, zal een hoge CO2 prijs teweeg brengen. Dit wordt zichtbaar in Scenario 3.
De toekomst van de chemische industrie is bestudeerd via vier scenario’s. Deze verschillende op drie onderdelen: 1) de aannames m.b.t energie en klimaatbeleid in Europa en de wereld; 2) de vooruitzichten m.b.t energie- en grondstofprijzen; 3) de Ontwikkeling CO2 kosten snelheid van innovatie. De vier scenario’s zijn: 1. Continued Fragmentation: Europa continueert het huidige • Naast CO2 kosten zelf wordt ook het verschil in kosten tussen Europa en de rest van de wereld bestudeerd. beleid maar verlaagd 2050 ambities naar 40% minder uitstoot • CO2 kosten stijgen wanneer de industrie moet gaan betalen t.o.v. 1990 in afwezigheid van mondiaal klimaatbeleid. voor emissies. De kosten zijn daarmee afhankelijk van het 2. Isolated Europe: huidige gefragmenteerd klimaat en aantal gealloceerde CO2 certificaten. energiebeleid met lage mondiale ambities continueert, maar Europa streeft naar 80% minder uitstoot t.o.v. 1990. 87
Economische ontwikkelingen (vervolg) •
Verschillen in CO2-kosten (t.o.v. rest van de wereld) verschijnen na 2020 en stijgen afhankelijk van scenario. Deze is het hoogt is het Isolated Europe scenario.
•
Verschillen in CO2-kosten (t.o.v. rest van de wereld) zijn het kleinst in het Level Playing Field scenario, aangezien er één uniforme CO2-prijs is.
•
Gas en industriële elektriciteitskosten variëren meer in verschillende regio’s, omdat gas moeilijker te transporteren is, terwijl de industriële elektriciteitskosten afhankelijk zijn van o.a. de technologie voor elektriciteitsopwekking, transportcapaciteit, opwekkingscapaciteit etc. Voor beide geldt dat lokale regelgeving en aanwezigheid van monopolies belangrijke factoren zijn.
•
Biomassaprijzen verschillen over de wereld en ook binnen Europa
Ontwikkelingen energieprijs •
Verwacht wordt dat de kosten voor olie en gas verder zullen stijgen. Daarnaast leveren ‘beleidskosten’ (m.n. CO2) tot aanzienlijke additionele kosten.
Ontwikkeling industriële elektriciteitsprijs •
Eindgebruikersprijzen worden bepaald door wholesale prijzen en vaste kosten als transmissie, distributie etc.
•
Wholesale prijzen zijn gerelateerd aan de variabele kosten van de marginale centrale; deze worden voor grootste deel bepaald door brandstofkosten.
•
Marginal pricing kan, ondanks grote penetratie van duurzame energie (met laag tot geen variabele kosten), een belangrijke rol spelen tot 2050.
Vergelijking met internationale energieprijzen •
Verwacht wordt dat de prijzen voor olie en kolen relatief gelijk blijven in de wereld
Prijzen energiedragers in Europa in de verschillende scenario’s incl. CO2 kosten
88
Economische ontwikkelingen (vervolg)
Energieverbruik- en emissieprofielen •
In de studie zijn energieverbruik- en uitstootprofielen ontwikkeld voor de chemische industrie t/m 2050.
•
Verschillen in productieniveaus zijn een belangrijk factor. Verminderde Europese productie leidt tot meer import van chemische producten. Dan wordt een vermindering van uitstoot in Europa gerealiseerd t.o.v. een stijging elders.
•
Totaal energieverbruik daalt licht in het Continued Fragmentation en Differentiated Global Action.
•
In he
Finaal energiegebruik en energie-efficiency in chemische industrie in Europa 2010-2050. De bovenste lijn reflecteert energieverbruik met geprojecteerde productie en 2010 energie-intensiteit
•
In het Isolated Europe scenario is er een scherpe daling in energieverbruik zichtbaar na 2030. In het Level Playing Field groeit het energieverbruik met 1% per jaar tot 2030, veroorzaakt door de toenemende Europese productie in dit scenario en een continue exportposities van de Europese chemische industrie.
•
Drie opties (efficiëntieverbeteringen, verandering in brandstofmix voor warmte, en N2O emissiereductie) die de industrie zelf kan uitvoeren hebben een potentieel in 2050 emissies met 55% te verminderen t.o.v een situatie zonder verbeteringen in de emissies-intensiteit na 2010.
Uitstoot broeikasgassen en bijdrage emissiereductie 2010-2050. Bovenste lijn reflecteert broeikasgas emissies met geprojecteerde productie en 2010 emissie intensiteit
89
Economische ontwikkelingen (vervolg)
Vraag, productie en handel chemische producten •
De concurrentiepositie van de Europese chemische industrie verminderd onder alle scenario’s met hogere energie- en beleidskosten t.o.v. andere regio’s.
•
Het resultaat is dat de sectoren met de hoogste CO2 – kosten per verkochte eenheid een beperkte groei kennen, met name in de periode 2030-2050, wanneer afnemende investeringen in nieuwe capaciteit in deze sectoren zichtbaar worden.
•
In het Level Playing Field scenario worden convergerende energie- en grondstofprijzen aangenomen alsook een gelijk en mondiaal CO2 prijssignaal. In zo’n scenario blijft een geïntegreerde chemische waardeketen bestaan in Europa, die zelfs groeit. Efficiënt geïntegreerde productielocaties en innovatie versterken de concurrentiepositie van de Europese chemische industrie In dit scenario.
•
In elk scenario groeit de productie van de anorganische stoffen grotendeels in lijn met de vraag. Omdat een groot deel van deze productie wordt geconsumeerd door de chemische industrie zelf, wordt deze negatief beïnvloedt in het geval van een lagere groei van de chemie industrie.
•
De subsectoren Specialty Chemicals and Consumer Chemicals worden minder geraakt door concurrentienadelen als gevolg van stijgende energie- en CO2 kostenverschillen, omdat deze kosten per verkochte eenheid een stuk lager liggen.
90
Technologische ontwikkelingen
In de studie wordt de toepassing van technologieën om broeikasgassen in de chemische industrie te verminderen en energie-efficiëntie te verbeteren onderzocht. Er worden verschillende groepen van opties onderscheiden: •
De eerste groep van opties is gerelateerd aan de ontwikkeling van grondstoffen met een lager fossiel gehalte, zoals het gebruik van biogrondstoffen, gerecycled materiaal en CO2 als grondstof.
•
Verdere energie-efficiënte procesverbeteringen en verbetering m.b.t. hulpprocessen op chemische locaties vormen de tweede groep.
•
De derde groep heeft betrekking op warmtebronnen en on-site energie opwekkingsmogelijkheden, zoals brandstoffen met een laag koolstofgehalte en warmtekrachtkoppeling.
•
De vierde groep van opties is de reductie van N2O-uitstoot bij bijv. salpeterzuurproductie en CCS van CO2 afkomstig van processtromen en rookgassen.
•
Mogelijkheden zijn echte gelimiteerd: door o.a. maximum temp. niveau van 250 °C en overaanbod van lage temperatuur warmte in de industrie,
•
Op termijn wordt ook het gebruik van biomassa rendabeler door stijgende brandstof- en CO2-prijzen. Pas na 2030 resulteert dit in een intensiever gebruik van biomassa als brandstof.
Ontwikkeling warmtebronnen, duurzame energie en warmtekrachtkoppeling •
Aangenomen wordt dat kolen geleidelijk verdwijnen als warmtebron in de chemische industrie richting 2030.
•
Door druk op fossiele brandstoffen zal het gebruik van geothermie rendabeler worden
91
11.
IEA World energy outlook 2015 op hoofdpunten
11. IEA – World Energy Outlook op hoofdpunten 2015
•
De wereldwijde energievraag groeit in alle WEO scenario’s echter de snelheid waarmee en de mate waarin broeikasgassen deze groei volgen hangt sterk af van overheidsbeleid.
•
Fossiele brandstof subsidies waren rond de 490 miljard dollar in 2014, dit zou 610 miljard dollar zijn geweest zonder hervormingen sinds 2009. Een transitie in de energiesector is gaande in grote delen van de wereld.
•
De grootste energievraag groei van recente decaden is aan het afvlakken; kolen gebruik in China bereikt een plateau, door stabilisering van de economie en daling van de kolenvraag in de industrie.
•
•
The wereldwijde vraag naar elektriciteit verhoogt naar meer dan 70% in 2040, er is een gecoördineerde inspanning gaande om milieu gevolgen van elektriciteitsopwekking te verminderen.
De nieuwe beleidsscenario’s van WEO-2015, wordt door de voorzichtige implementatie van nieuw aangekondigd beleid, waaronder energiesector onderdelen van de klimaatafspraken, onderbouwd door grotere adoptie van CO2 arme technologieën en verhoogde energie efficiëntie.
•
Ondanks de positieve vooruitgang zal dit niet genoeg zijn om het 2 graden Celsius doel te behalen.
•
Lage olie prijzen verijzen daadkrachtiger beleidsingrijpen om de energie sector transformatie vast te kunnen houden.
•
Energie handels relaties blijven herschreven worden met Azië, met een finale uitkomst van 80% regionale handel in kolen, 75% voor olie en 60% voor gas in 2040.
De energiesector kan in alle landen meer doen om broeikasgassen te beperken en te verminderen.
•
De totale energiesector investering loopt in totaal op tot 68 triljoen dollar tussen 2015 en 2040, waarvan 37% in de olie en gas toevoer, 29% in elektriciteit en 32% in uitgebruikers efficientie.
OPEC ’s besluiten om productie targets vast te houden heeft er voor gezorgd dat niet OPEC producenten in de front linie van de markt herbalancering komen.
•
De korte investeringscyclus van de VS “tight oil” en de capaciteit om snel te reageren op prijssignalen, veranderd de manier waarop de oliemarkt opereert.
•
•
•
De olie markt is op onbekend terrein met een wel voorziene markt en lagere prijzen. Producenten hebben operationele en investeringsplannen verminderd.
93
11. IEA – World Energy Outlook op hoofdpunten (vervolg) 2015
•
De verwachting van lage olie prijzen voor een langere periode kan niet uitgesloten worden.
•
Lagere prijzen stimuleren olie gebruik en vervagen de kansen voor efficiëntie investeringen en omschakeling naar alternatieve brandstoffen.
•
De druk die blijvende lage olieprijzen op de fiscale balans legt van belangrijke OPEC producent, maakt het “lage olie prijs scenario” minder waarschijnlijk naarmate deze verder de toekomst in gaat.
Aandeel van wereldwijde verplichte efficiëntie regulering van finaal energieverbruik
94
12. Berenschot, CE Delft, ISPT - Power to Products
Berenschot, CE Delft, ISPT - Power to Products 2015
In de studie is onderzocht op welke wijze (technisch, operationeel, organisatorisch) en tegen welke kosten, opbrengsten en voorwaarden de procesindustrie haar elektriciteitsvaag kan flexibiliseren, i.e. door meer duurzame elektriciteit te gebruiken als dat in overvloed beschikbaars is en minder te gebruiken op momenten dat het aanbod laag is. Dit is gedaan aan de hand van case studies bij vijf grote ondernemingen in de Nederlandse procesindustrie. De achtergrond van de studie is dat dat het aanbod van duurzame energie in de komende jaren groter zal worden door de komst van meer fluctuerend productievermogen tot 2023. Belangrijkste bevindingen: •
Uitkomsten verschillen per bedrijfssituatie en zijn afhankelijk van factoren als investeringshoogte, bedrijfstijd en volatiliteit.
•
Het economisch potentieel voor flexibiliteit in de procesindustrie is op dit moment (2015) beperkt. Oorzaken zijn een beperkte flexibiliteitsbehoefte, en de vergoeding die hiervoor in combinatie met de bedrijfstijd vooralsnog onvoldoende is om de investeringen te dekken. Geldt met name voor Power to Heat (te weinig lage e-prijzen)
•
Power-to-product opties die gebaseerd zijn op flexibiliteit door het vermijden van hoge piekprijzen lijken een goede business case te hebben. Projecten gebaseerd op elektrificatie met conversie-efficiëntie boven 100% (stoomrecompressie) kunnen uit bij groter aantal elektriciteits- en gasprijzen, waardoor daar wel kansen liggen.
•
Behoefte aan flexvermorgen is in de periode tot 2023 beperkt. De vraag naar flexvermogen zal in 2023 ca. 1 GWe zijn. Richting 2030 zijn er meer kansen voor flexvermogen door een versneld groeiend aanbod van duurzame elektriciteit.
•
Elektriciteitsprijzen worden in de toekomst volatieler, zowel in de goedkope uren als in de dure uren en de vraag naar goedkope elektriciteit in de industrie heeft direct invloed op de prijs.
96
Discussiepunten •
Het betreft een onderzoek naar (slechts) vijf specifieke businesscases in enkele industriële sectoren.
•
Toekomstscenario's voor de onbalansmarkt zijn niet uitgewerkt. Omdat flexvermogen zowel op de day-ahead als onbalansmarkt kan worden verhandeld is hier, zoals aangegeven in de studie, wel behoefte aan modellering van de toekomstige onbalansmarkt.
•
Voor de onbalansmarkt in de 2023 scenario’s is er daarom alleen gekeken naar de werkelijke getallen voor 2014, vanwege het ontbreken van prijsscenario’s voor de onbalansmarkt in 2023
•
Uit de studie blijkt dat de huidige tariefstructuur een mogelijke belemmering is om te komen tot meer (vraag) flexibiliteit in de industrie. Een nadere uitwerking van dit vraagstuk ontbreekt.
•
De (toekomstige) maatschappelijke waarde van het flexvermogen dat de industrie kan leveren in relatie tot andere aanbieders van flexibiliteit is niet onderzocht.
97
Economische ontwikkelingen •
•
•
Verdergaande marktkoppeling (zoals introductie van flowbased markkoppeling in 2015), leidt naar verwachting tot enerzijds kleinere gemiddelde elektriciteitsprijsverschillen tussen Nederland en andere landen, maar anderzijds tot grotere prijsvolatiliteit. De toekomstige Nederlands prijscurve zal steeds meer op die van Duitsland gaan lijken door: (1) een vergrote transportcapaciteit; (2) verbeterde markkoppeling; en (3) investeringen in duurzame energie. Naast de day-ahead markt wordt de intraday markt steeds belangrijker. Deze zal in te toekomst ook beter gekoppeld worden , echter is de impact daarvan niet geheel duidelijk door kleinere hoeveelheid transportcapaciteit t.o.v. dayahead
•
Prijsfluctuaties zijn het verdienmodel voor flexibiliteitopties. Dit vertaald zich in een afname van ‘dure uren’ of het meer afnemen van elektriciteit in ‘goedkope uren’.
•
De mate waarin (vraag-)flexibilteit voor de industrie interessant wordt is voor een deel afhankelijk van de aannames die worden gedaan over commodityprijzen. Deze zijn direct van invloed op de elektriciteitsprijzen maar kunnen moeilijk worden voorspeld.
•
Er worden een aantal ontwikkelingen (korte- en lange termijn) in het energiesysteem gesignaleerd, maar de doorzetting en/of de mate daarin is onzeker. Deze zijn: •
investeringen in hernieuwbare energie.
•
ontwikkeling in productiepark: uitfasering WKK en kolencentrales, (tijdelijk) in de mottenballen zetten van gascentrales.
•
Nieuwe vraag: elektrische auto’s en warmtepompen en power to heat
•
Interconnectie en marktkoppeling, samen met de ontwikkelingen in het buitenland
•
Brandstof en CO2-prijzen
98
Technologische ontwikkelingen •
In de studie wordt een overzicht gegevens van processen en technologieën die inzetbaar zijn als demand side management tool in de industrie. Daarnaast is er een merit order (marktvolgorde) gemaakt van de meest kansrijke technologieën. Er is gekeken naar: •
Stoomrecompressie, waarbij laagwaardige stoom door stoomrecompressie wordt opgewaardeerd naar hoogwaardige stoom (max. 10 MWe).
•
Inzet van elektrode boilers om warmte te maken.
•
Elektrische luchtkanaalverhitter
•
Chemische conversie/elektrolyse
•
De merit order van industriële flexibiliteit leert dat er veel technisch potentieel is in de procesindustrie. Het geheel aan technisch potentieel telt op tot meer dan 10 GWe.
•
De technieken die operationeel veel besparen c.q. lage kosten hebben zijn wel technieken die (veel) hogere investeringen vereisen.
•
Kanttekening is dat deze opties voor de procesindustrie in de praktijk concurreren met andere flexopties, zoals de inzet van batterijen van elektrische auto’s, thuisopslag etc. En naast huidige opties van flexvoorziening van regelbare centrales en draaiende reserve.
99
