ECN Beleidsstudies BS-10-002 Petten, 22 januari 2010 Notitie aan :
Rene Gerrits, Harald Versteeg, Rijkswaterstaat
Kopie aan
:
Remko Ybema, Paul van den Oosterkamp (ECN)
Van
:
Luuk Beurskens, Paul Lako
Betreft
:
Potentieel en rijpheid van hernieuwbare energieopties
Achtergrond Bij Rijkswaterstaat (RWS) is in de processen rondom de Heroverweging Mobiliteit en Water en Verduurzaming behoefte aan concrete informatie over de mogelijkheden van hernieuwbare energieopties. RWS oriënteert zich op haar rol in dezen: zelf projecten ontwikkelen, faciliteren, loketfunctie, werving, visie, etc. De vragen aan Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) zijn: ·
·
Wat zijn de belangrijkste hernieuwbare opties voor Nederland, nu en in de toekomst? Anders gezegd, wat is het potentieel, i.e. waar zal de groei vandaan komen? Waar mogelijk hiervoor gegevens noemen voor 2008, 2020 en 2030. Focus hierbij is op technieken die kansrijk zijn voor het areaal van RWS. Wat is de rijpheid van deze technologieën? Meer concreet betekent dit: wat zijn de kosten van de hernieuwbare opties, en wat van de conventionele energiedragers? Hiervoor wordt de periode 2020-2030 als uitgangspunt genomen, met focus op het jaar 2020.
In een latere fase zal RWS zelf uit de aangeleverde gegevens de data voor Nederland downsizen naar het RWS areaal. Doel van de huidige notitie is het aanleveren van gegevens in tekst, figuren en tabellen. Deze notitie zal door RWS gebruikt worden om een overzicht te maken voor personen in het bestuur van RWS en voor de commissie Heroverweging. In een tweede fase (februari 2010) zal een bijeenkomst plaatsvinden tussen RWS en ECN om verder te spreken over de mogelijkheden van hernieuwbare energie voor RWS. Leeswijzer: in sectie 5 (pagina 10) worden hernieuwbare technieken die relevant geacht worden voor het areaal van Rijkswaterstaat en grote potentie hebben toegelicht. De tabel op pagina 12 geeft in één blik informatie over belang, realisatie, potentie en kosten.
Inhoud De volgende onderwerpen komen in deze notitie aan de orde: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Energie in Nederland, huidige situatie (pagina 3) Beleidsopgave hernieuwbare energie (pagina 5) Projectie van prijzen van conventionele elektriciteit (pagina 8) Vergelijking duurzame elektriciteitsopties met prijs basislast (pagina 10) Hernieuwbare energieopties, met indicaties van potentieel, kosten en rijpheid (pagina 10) Samenvatting (pagina 14) Lijst van afkortingen (pagina 15) Literatuurbronnen (pagina 16)
Opmerking bij de cijfers Deze notitie geeft een overzicht van gegevens, waarbij diverse literatuurbronnen geraadpleegd worden. Door verschillen in aannames en randvoorwaarden zijn de cijfers uit verschillende rapporten onderling moeilijk vergelijkbaar. Wanneer cijfers gerapporteerd worden uit één en dezelfde bron dan zijn deze onderling wel consistent. Omdat er verschillende methoden zijn om prijzen en kosten te kwantificeren is het belangrijk om de berekeningswijze en het perspectief van de cijfers te kennen. Deze informatie wordt in deze notitie zo veel mogelijk gegeven. Bij het verder verwerken van de cijfers is het van belang om die informatie ook mee te nemen. Wegens de grote onzekerheden die omgeven zijn met extrapolaties naar de toekomst moeten de data in deze notitie vooral gezien worden als indicaties van mogelijke ontwikkelingen.
2
1
Energie in Nederland, huidige situatie
1.1
Het huidige energieverbruik in Nederland
Om het potentieel van hernieuwbare energie in perspectief te zien is het handig om een indruk te hebben van het huidige energieverbruik, zie tabel 1. Tevens wordt – zeer indicatief – een schatting gegeven voor de situatie in 2020. Tabel 1 Verbruik van energie in de Nederlandse energiehuishouding. Dit betreft conventionele en hernieuwbare energiedragers tesamen. (Bron 2007/2008: CBS 2009) Energieverbruik* Eindverbruik
Betreft Totaal Totaal, bruto Elektriciteit, netto Warmte, bruto Transport, bruto
Jaar 2008 2007 2008 2007 2007
3330 2181 429 1130 472
Eenheid PJ primair PJ finaal PJ elektrisch** PJ thermisch PJ
Projectie 2020*** 3300 - 3400 2150 - 2250 450 - 500 1050 - 1150 450 - 500
Bron Tabel 2.1.1 Tabel 2.4.4 Tabel 2.2.1 Tabel 2.4.2 Tabel 2.4.3
* Het hier vermelde energieverbruik heeft betrekking op de totale energie-input in de energiehuishouding. ** In de betreffende tabel staat 119.2 TWh, dit is gelijk aan 426 PJ. *** Ruwe schatting ECN o.b.v. gezamenlijke ontwikkeling van energiebesparing, efficiencyverbetering en groeivoet. Een korte toelichting: er is dus een eindverbruik van 2181 PJ (elektriciteit, warmte en transport) en daarvoor is 3330 PJ aan primaire energiedragers nodig. Je kunt dus zeggen dat er in het energiesysteem (3330-2181=) 1149 PJ verloren gaat aan omzettingen, ofwel dat de overall efficiency (2181/3330*100%=) 65% bedraagt (dit is exclusief omzettingen voor verwarming en transport (verbrandingsmotoren). Merk op dat voor de toekomst een gestage groei van het energieverbruik verwacht wordt. In het jaar 2020 zullen de bedragen voor elk van de onderdelen in tabel 1 dus hoger zijn
3
1.2
Actuele realisatie van hernieuwbare energie in Nederland
Het Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS) houdt voor Nederland de realisaties voor duurzame energie bij. De meest recente gegevens betreffen het jaar 2008. Het overzicht per optie wordt weergegeven in onderstaande tabel. Tabel 2 Verbruik van duurzame energie in vermeden verbruik van fossiele primaire energie en vermeden emissie van CO2 volgens de Nederlandse (substitutie) methode (CBS 2009)
Voor het jaar 2008 zijn de cijfers in bovenstaande tabel nog voorlopig. Definitieve cijfers zijn te vinden via de website van CBS (CBS 2010), maar voor de grote lijnen is bovenstaande tabel ruim voldoende. In de laatste kolom is het relatieve aandeel per techniek af te lezen. Hieruit blijkt dat de grootste bijdrage komt van windenergie (30,7% voornamelijk wind op land), bij- en meestoken van biomassa in elektriciteitscentrales (17,3%) en afvalverbrandingsinstallaties (11,1%). De dominantie energievorm is elektriciteit (65,4%).
4
2.
Beleidsopgave hernieuwbare energie
De Nederlandse regering heeft de ambitie om het aandeel duurzame energie in de energievoorziening te laten toenemen van 3.4% in 2008 (CBS 2009) tot 20% in het jaar 2020 (VROM 2007). Dit percentage is gedefinieerd volgens de Nederlandse definitie, die gebaseerd is op de substitutiemethode: er wordt uitgerekend hoeveel het vermeden verbruik van fossiele energie is door toepassing van energie uit hernieuwbare bronnen. Consequentie van deze methode is dat hernieuwbare elektriciteit meer impact heeft dan warmte: 1 PJ elektriciteit uit windenergie verdingt ruwweg 2.5 PJ fossiele energiedragers als gevolg van het rendement van ongeveer 40% van het centrale elektriciteitspark (in Nederland voornamelijk kolen en gas). De resterende 60% gaat verloren als warmte (in het koelwater). Voor hernieuwbare warmte geldt een dergelijke verhoogde impact niet. Europa heeft met de lidstaten bindende afspraken over het aandeel duurzaam (Richtlijn 2009/28/EG). Nederland moet hiervoor in het jaar 2020 een aandeel van 14% hernieuwbare energie bereiken. Dit aandeel wordt berekend op basis van de finale vraag. Hierdoor telt een PJ hernieuwbare elektriciteit even zwaar mee als een PJ duurzame warmte. In Nederland zijn de Ministeries van Economische Zaken en VROM verantwoordelijk voor het inkleden van beide doelstellingen. ECN adviseert beide ministeries hierbij. Op dit moment zijn er nog geen openbare gegevens over de mogelijke inkleding van de doelstellingen. Wel is er al de intentie uitgesproken dat een groot gedeelte van de invulling afkomstig zou moeten zijn van hernieuwbare elektriciteit. Er worden aandelen van 35% duurzame elektriciteit in de totale elektriciteitsmix genoemd. Deze optie wordt hieronder nader besproken. 2.1
Hernieuwbare elektriciteit
In onderstaande tabel wordt een mogelijke invulling weergegeven van de technieken voor hernieuwbare elektriciteitsopwekking. Dit betreft een inschatting door ECN in het kader van het Schoon en Zuinig werkprogramma van EZ en VROM. Tabel 3 Ontwikkeling hernieuwbare elektriciteitsproductie uitgaande van aanvullend budget van respectievelijk €1,2 (coalitieakkoord 2009) en €7,8 miljard (uitgaande van aanvullend budget tot 35% hernieuwbare elektriciteit) (van Dril, 2009)
5
Vor een toelichting op de scenario’s zie (van Dril, 2009). De afkortingen geven de namen van de scneario’s: ‘UR-GE’ staat voor ‘update referentieramingen - global economy’, ‘S&Z’ staat voor ‘Schoon en Zuinig’1 In het beeld ‘S&Z hoog’ wordt een mogelijke invulling van de 35% duurzame elektriciteit gegeven. Hieruit is af te leiden dat grote bijdragen verwacht worden van windop zee, wind op land, en grootschalige biomassa bij- en meestook. Zon-PV en waterkracht groeien ook flink, maar de absolute bijdrage in het jaar 2020 is volgens dit overzicht marginaal. Voor Zon-PV is de prijs de beperkende factor, en voor waterkracht het potentieel. De invulling met duurzame technieken in bovenstaande tabel benadert het totale potentieel. De bijdrage is zeer ambitieus. Een andere bron (Schoots, vertrouwelijk, concept 2010) heeft de potentiëlen van enkele opties in kaart gebracht, evenals de kostenprojecties ervan. De kostenprojecties zijn gebaseerd op aannames over leereffecten. Zie tabel 4. Tabel 4 Overzichtstabel elektriciteitsproductie wanneer SDE beleid wordt voortgezet (Schoots 2009) Technologie Productiekosten (€2008/MWh)2 Potentieel in Nederland (TWh) 2010 2020 2040 2020 2040 Wind op land 96 70 67 13,4 13,2 Wind op zee 164-1843 123-1372 108-1222 26,2 44,9 Thermische 81-198 80-198 79-198 11,7 13,1 conversie biomassa Vergisting biomassa 134-183 135-225 134-224 3,8 4,3 Waterkracht 122-334 181-201 180-200 0,6 0,6 Zon-PV 431-4744 211-2343 96-1043 0,5 3,8
1 ‘Schoon en Zuinig’ is onderdeel van het beleidsprogramma 2007 - 2011 van het kabinet Balkenende IV (http://www.regering.nl/Het_kabinet/Beleidsprogramma_2007_2011) en valt onder de pijler 'Duurzame leefomgeving', één van de zes pijlers van het kabinetsbeleid. Voor meer informatie zie http:// www.vrom.nl/schoonenzuinig. 2 Waar bandbreedtes zijn aangegeven, betreffen de kosten verschillende opties en is de puntschatting afhankelijk van de gekozen technologie. 3 Voor Wind op zee betreft de kostenbandbreedte installaties op verschillende locaties: Hollandse kust, IJmuiden, Eemshaven en Borssele. 4 Voor Zon-PV betreft de kostenbandbreedte installaties van verschillende groottes: hoog 1-15 kW, laag 15-100 kW.
6
2.2
Hernieuwbare warmte
Voor hernieuwbare warmte worden hier alleen de potentiëlen gegeven, die mogelijk in Nederland ontwikkeld zouden kunnen worden tot 2020. Hiervoor wordt informatie gebruikt uit een workshop over duurzame warmte en koude (Beurskens, 2009). Tabel 5 Eerste inschatting onderverdeling van productie van duurzame warmte in PJ (Beurskens 2009)
* Onder ‘Zonthermische systemen’ valt ook de optie ‘Wegdek als zonnecollector’, maar daarvan wordt het potentieel op 0 PJ gesteld. De twee eerstgenoemde opties, biomassa en warmtepompen, spelen de grootste rol. Diepe geothermie en zonnewarmte spelen, zeker tot 2020, een beperkte rol. Van de twee technieken met het grootste potentieel is de grootste groei te verwachten bij de volgende technieken: houtkachels bij bedrijven, warmtekrachtkoppeling op basis van biomassa en warmtepompen bij renovatie van woningen en bij nieuwbouw voor de utiliteitssector. 2.3
Hernieuwbare transportbrandstoffen
In de periode tot 2020 is de grootste bijdrage te verwachten van biodiesel en bio-ethanol. De grondstoffen die daarvoor nodig zijn kunnen niet allemaal uit binnenlandse bronnen gehaald worden: import is noodzakelijk. In (van Dril 2009) worden twee beelden geschetst voor de ontwikkeling van biobrandstoffen. Volgens de Europese richtlijn kan ook het gebruik in voertuigen van elektriciteit en waterstof gemaakt uit duurzame energie voor de doelstelling meegeteld worden. Beide energiedragers kunnen in 2020 waarschijnlijk slechts een beperkte bijdrage leveren aan de 10%-doelstelling voor de transportsector. In de lage effectschatting is uitgegaan van een fysiek aandeel van 8% (waarvan 2% als tweede generatie biobrandstoffen dubbel telt volgens de richtlijn, waarmee aan het 10% van doel van de EU voldaan wordt). In de hoge effectschatting wordt uitgegaan van een aandeel van 20%. Over deze laatste doelstelling is beleidsmatig nog geen beslissing genomen. Als Nederland als enige op een hogere doelstelling inzet dan de andere Europese landen, is realisatie van een 20% aandeel (duurzame) biobrandstoffen niet uitgesloten. Vooralsnog wordt de kans op een 20% aandeel echter niet erg hoog geacht, ook gezien de recente bijstelling naar beneden van de Nederlandse biobrandstoffen doelstelling in 2010: van 5,75% naar 4%. Merk op dat het binnenlandse potentieel aan biomassastromen die ingezet kunnen worden als grondstof voor biobrandstoffen zeer beperkt is. Biodiesel en ethanol zullen voornamelijk uit geïmporteerde biomassa gemaakt worden. Zie ook het rapport van (Koppejan, 2009) over binnenlandse productie van biomassa voor elektriciteit- en warmteopwekking. Een andere optie uit binnenlandse productie is mogelijk aquatische biomassa, zie hiervoor (Reith 2005).
7
3.
Projectie van prijzen van conventionele elektriciteit
Er zijn diverse definities van elektriciteitsprijzen in omloop welke gekoppeld zijn aan een bepaald type eindgebruiker of productieschaal. Voorbeelden zijn de basislast elektriciteitsprijs, het consumententarief en het kleinzakelijke tarief. Om de competitie tussen hernieuwbare en conventionele technieken voor centrale elektriciteitsopwekking is de basislast elektriciteitsprijs het meest relevant: de basislast is het niet-fluctuerende gedeelte van de elektriciteitsvraag en/of -productie (www.energie.nl, 2010). Dit is namelijk de elektriciteit die met de goedkoopste productiemiddelen opgewekt wordt, en waarmee grootschalige niet-regelbare hernieuwbare elektriciteitsopties mee moeten concurreren. De veronderstelling over de ontwikkeling van de elektriciteitsprijs staat weergegeven als een zwarte doorgetrokken lijn in figuur 1, gebaseerd op (Seebregts, 2010). Merk op dat regelbare biomassa-centrales in principe ook kunnen concurreren met piekcentrales, omdat de tijden van elektriciteitsproductie in theorie vrij gekozen kunnen worden. In de praktijk is het echter niet zo eenvoudig om deze centrales aan- en uit te zetten: voor installaties die elektriciteit opwekken uit biogas is het makkelijker dan voor bijvoorbeeld centrales die vaste biomassa als input gebruiken. Elektriciteitsproductie uit kleinschalige PV (achter de meter) concurreert ook niet met de elektriciteit uit de basislast. Hiervoor kunnen beter de tarieven voor de afnemers genomen worden, zie tabel 5. In de elektriciteitsprijs uit figuur 1 is rekening gehouden een lagere vraagontwikkeling als gevolg van de economische crisis, met 10 GW aan nieuwbouwplannen van kolen- en gascentrales in Noordwest Europa, evenals met het langer openblijven van kerncentrales in België en Duitsland. Voor de interconnectiecapaciteit met het buitenland is rekening gehouden met een uitbreiding van 2500 MW (dit betreft kabels naar het Verenigd Koninkrijk en Duitsland; een eventuele connectie met Denemarken is buiten beschouwing gebleven. Het genoemde vertrouwelijke rapport veronderstelt een lichte toename van de basislast elektriciteitsprijs: van 67 €2008/kWh nu tot 80 €2008/kWh in 2040. Rekening houdend met gevoeligheden voor brandstofprijs en CO2-prijs (zie verder) volgt een elektriciteitsprijs van 44 tot 80 €/MWh in het jaar 2020. Voor 2030 is de bandbreedte 52 tot 91 €/MWh. Brandstof- en CO2 prijzen zullen naar verwachting een grote invloed hebben op de elektriciteitsprijs. In de berekening wordt voor het jaar 2020 uitgegaan van een aardgasprijs van 7 €/GJ en een kolenprijs van 2,30 €/GJ. Hierbij moet opgemerkt worden dat dit de prijs is voor het primaire energieverbruik en dat voor de doorwerking hiervan in de elektriciteitsprijs de efficiency van (diverse) elektriciteitscentrales moet worden meegenomen. Figuur 1 illustreert het effect van de twee eerstgenoemde prijzen op de basislast elektriciteitsprijs met twee gevoeligheidsanalyses. De gevoeligheidsanalyse voor de brandstofkosten staat afgebeeld met de blauwe gestippelde lijnen. Het scenario brandstofkosten hoog gaat uit van een 40% hogere aardgasprijs en een 20% hogere kolenprijs. Het lage brandstofkostenscenario gaat uit van een 40% lagere aardgas- en een 20% lagere kolenprijs. In 2020 veroorzaakt dit een afwijking van 30% ten opzichte van de raming. De CO2 prijs vormt de andere belangrijke factor in het uiteindelijke verloop van de elektriciteitsprijs. In de gevoeligheidsanalyse voor de CO2 prijs in figuur 1 (rode gestippelde lijnen) wordt uitgegaan van een lage waarde voor de CO2 prijs van 10 €/ton en een hoge 8
waarde van 40 €/ton. De afwijking door deze CO2 prijzen is 14% voor het hoge geval en 5% voor het lage geval. De voornaamste beïnvloeding van de elektriciteitsprijs en daarmee de onrendabele top (ORT) van hernieuwbare elektriciteitsopties zal dus komen van de ontwikkeling van de brandstofprijs en de CO2 prijs. In geval van de genoemde hoge brandstof- of CO2 prijs zal de onrendabele top in 2020 naar verwachting respectievelijk 18 €2008/MWh of 9 €2008/MWh lager uitvallen. Als de brandstof- of CO2 prijs gunstig uitpakt, d.w.z. de bij de genoemde lage varianten, dan valt de onrendabele top respectievelijk 18 €2008/MWh dan wel 3 €2008/MWh hoger uit.
Elektriciteitsprijs (€(2008)/MWh)
200
150
Elektriciteitsprijs basislast [€/MWh] Elektriciteitsprijs brandstofkosten hoog [€/MWh] Elektriciteitsprijs brandstofkosten laag [€/MWh] Elektriciteitsprijs CO2 prijs 40 €/ton [€/MWh] Elektriciteitsprijs CO2 prijs 10 €/ton [€/MWh]
100
50
0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 Figuur 1 Verwachte ontwikkeling van de elektriciteitsprijs in €2008. Voor de basislast prijs (zwarte doorgetrokken lijn) wordt tot 2020 een CO2 prijs aangenomen van 20 €/ton, daarna stijgt de CO2 prijs tot 50 €/ton in 2040 (Schoots 2009) Tabel 5 Verwachte elektriciteitsprijzen voor de basislast en twee groepen eindverbruikers (Schoots 2009) Basislast Range basislast Consumententarief Kleinzakelijk tarief (€2008/MWh) (€2008/MWh) (€2008/MWh) (€2008/MWh) 54 – 61 2010 60 214 132 2020 62 44 – 80 223 131 2040 80 60 – 103 218 140
9
4.
Vergelijking duurzame elektriciteitsopties met prijs basislast
Voor de stimulering van nieuwe energietechnologieën zijn de kosten per eenheid geproduceerde elektriciteit zeer belangrijk. Deze kosten bepalen of een technologie al competitief is met de gevestigde technologieën (gebaseerd op fossiele brandstoffen). Wanneer de elektriciteitsprijzen uit figuur 1 vergeleken worden met de kosten van hernieuwbare elektriciteitsopties uit tabel 4 dan zijn de volgende conclusies mogelijk: · · ·
·
Wind op land: bij een gemiddelde prijsontwikkeling kan deze optie tegen 2027 concurreren met de basislast elektriciteitsprijs. Bij een hoge prijsontwikkeling zou wind op land tussen 2015 en 2020 competitief kunnen worden. Wind op zee: zelfs bij een hoge prijsontwikkeling kan deze optie tot 2040 niet concurreren met de basislast elektriciteitsprijs. Biomassa: de twee biomassa-opties uit tabel 4 kennen een wijde range. In het gunstigste geval (lage kosten en hoge prijzen) wordt de optie tegen 2020 competitief, maar ik het ongunstigste geval (hoge kosten en lage prijzen) gebeurt dat niet in de periode tot 2040. De optie van thermische conversie is hier gunstiger dan de vergistingsroute. Zon-PV: wanneer de basislast elektriciteitprijs als referentie genomen wordt dan wordt deze optie competitief tegen 2040. Wanneer echter uitgegaan wordt van installatie achter de meter dan zijn hogere kosten acceptabel. Op basis van de prijzen uit tabel 5 kan geconcludeerd worden dat deze optie vanaf het jaar 2019 vergelijkbare kosten kent als de consumentenprijs voor elektriciteit, en rond 2025 voor de kleinzakelijke markt (Schoots 2009). Deze laatste redenering is voor RWS wellicht niet relevant, omdat het afnemers op het areaal doorgaans niet te maken hebben met consumentenprijzen.
Merk op dat de ontwikkeling van zowel de elektriciteitsprijs (o.i.v. de ruwe brandstof- en CO2-emissieprijzen) als van de kosten van de hernieuwbare opties (o.i.v. het technologisch leren en schaalvoordelen) met grote onzekerheden omgeven is. 5.
Hernieuwbare energieopties, met indicaties van potentieel, kosten en rijpheid
In voorgaande tabellen zijn niet alle denkbare duurzame energieopties benoemd. Tabel 6 op pagina 12 probeert een uitputtend overzicht van voor Nederland en RWS relevante technieken te geven. Waar mogelijk is voor het samenstellen van de tabel gebruik gemaakt van literatuurbronnen. Soms hebben de auteurs van deze notitie een schatting moeten maken. In de eerste en tweede kolom van de tabel is op indicatieve wijze geïllustreerd wat het belang van de optie is voor Nederland, danwel voor Rijkswaterstaat. Een score ‘1’ betekent dat het een belangrijke optie is, score ‘2’ is minder belangrijk maar nog steeds significant, en score ‘3’ betekent dat de optie maximaal een kleine bijdrage kan leveren op de termijn 2020 – 2030. Wanneer er een streepje ‘-‘ staat dan is de techniek niet van toepassing, danwel marginaal. Een belangrijke overweging bij het bepalen van de kosteneffectiviteit is de prijs van de referentie-energiedrager. Is dat de groothandelsprijs voor elektriciteit, of is dat het kleinverbruikerstarief? Dit bepaalt de concurrentiekracht van hernieuwbare technieken.
10
Op het areaal van Rijkswaterstaat bestaan mogelijk enkele niche-markten: wanneer een kunstwerk elektriciteit vraagt in een gebied waar dat niet voorhanden is, dan zijn de kosten van het aanleggen van het net zeer hoog. Omdat het aansluiten zo duur is, worden de, eveneens relatief dure, elektriciteitsopties wellicht competitief. Dit kan zo zijn voor bijvoorbeeld zon-PV, maar ook voor urban turbines (zeer kleine windturbines met vermogens van enkele honderden Watt tot enkele kW). Deze autonome technieken kunnen echter slechts een beperkte hoeveelheid elektriciteit genereren, waardoor ze toch voor Nederland, maar ook voor RWS, marginaal blijven. (Een typisch voorbeeld van een andere niche-markt is de elektriciteitsvoorziening van de parkeermeter in de stad: het openhalen van het trottoir en het aanbrengen van bekabeling is zo duur dat zon-PV de goedkoopste optie is.) In tabel 6 wordt in de eerste twee kolommen voor alle technieken aangegeven wat het belang is voor Nederland en wat het belang is voor Rijkswaterstaat. Voor Nederland (totale elektriciteitsvraag in 2008: 429 PJ, warmtevraag in 2007: 1130 PJ, transportvraag in 2007: 472 PJ, zie ook tabel 1) zijn de grote vissen in het overzicht: wind op zee (6 GW, 75 PJe in 2020), wind op land (6 GW, 47 PJe in 2020), biobrandstoffen (35 PJ in 2020), verbranding van vaste biomassa in warmtekrachtinstallaties en kolencentrales (25 PJe in 2020) en warmtepompen, voornamelijk in de utiliteitsbouw, al dan niet in combinatie met warmte-koudeopslag (minstens 20 PJth in 2020). Op de lange termijn komen daar bio-SNG (synthetisch aardgas, dan 600 PJ) en zon-PV (dan 120 PJe) bij. Voor Rijkswaterstaat liggen de kansen bij een aantal van de voor Nederland genoemde technieken. Echter, opties die rivierwater gebruiken als bron om thermische energie uit te putten mogen wellicht op Nederlandse schaal niet belangrijk zijn, voor RWS zijn ze dat wel. Het hoeft hier niet noodzakelijkerwijs om hernieuwbare energie te gaan: mogelijk vallen enkele toepassingen buiten de definitie van duurzame energie, maar dat maakt ze niet minder aantrekkelijk. Op basis van tabel 5 zouden voor het jaar 2020 speerpunten voor RWS kunnen zijn: · Wind op land: windenergie in lijnopstelling langs bestaande infrastuctuur misstaat niet bij voorbaat. Dit matcht perfect met het areaal van RWS. Gezien de plaatsingsproblematiek in Nederland en de overlast die omwonenden zeggen te ervaren zou een actieve houding van RWS de zaak van windenergie flink kunnen bespoedigen. · Wind op zee: een onmisbare techniek voor Nederland, met mogelijk een behoorlijk export-potentieel (kennis, industrie, maritieme sector). Deze optie is ook op de lange termijn relatief duur. Kijk eventueel ook binnen de 12-mijlszone, waar het waarschijnlijk goedkoper is. · Thermische energie en energiebesparing uit meren en rivieren: vrije koeling van gebouwen en processen (als maatregel om elektriciteit uit te sparen, bijvoorbeeld koelen van serverruimtes), maar ook het verwarmen via warmtepompen met rivierwater als bron. Hier is RWS een cruciale speler in verband met de vergunningen. Voor de lange termijn komen er voor RWS twee technieken met groot potentieel bij: · ·
Zon-PV Aquatische biomassa
Het lijkt het meest voor de hand te liggen om een faciliterende rol te spelen. Zo loopt RWS geen projectrisico, want dat dragen andere partijen. Het is zelfs mogelijk om door het uitgeven van concessies geld te verdienen. Randvoorwaarde is wel dat milieu en veiligheid gewaarborgd zijn.
11
Tabel 6
Overzicht van hernieuwbare technieken: informatie over belang voor Nederland en voor Rijkswaterstaat, realisatie in het jaar 2008, potentieel voor 2020, 2030 en de lange termijn en over de ratio voor de kosten hernieuwbaar versus conventioneel. Zie ook de noten op de volgende pagina..
Belang Realisatie Potentieel voor Nederland Kosten in het jaar 2020 Opmerkingen Referenties kwalitatief* in 2008 Ratio** Elektriciteitsopties Warmteopties (2020 - 2030) Haalbaar in 2020 Haalbaar in 2030 Lange termijn hern./conv. Hernieuwbaar Conventioneel Hernieuwbaar Conventioneel E-drager Optie Techniek c.q type NL RWS GW PJ GW PJ GW PJ GW PJ (gem. / ref.) EUR/MWh EUR/MWh EUR/GJ EUR/GJ Elektriciteit Wind Wind op zee 1 1 0.2 2.1 6 75 10 129 21 258 210% 123 - 137 44 - 80 CBS 2009, van Dril 2009, ECN schatting, Schoots 2009 Wind op land 1 1 1.9 13.2 6 47 6 47 6 47 113% 70 44 - 80 [1] CBS 2009, LUW 2009, Schoots 2009 Urban turbines 0 0 0.05 0.2 0.10 0.4 0.10 0.4 1600% 250 - 2500 44 - 80 [2] NWEA, ECN schatting, Ingrenious 2009 3 2 Water Klassieke waterkracht 0.037 0.4 0.09 0.9 0.09 0.9 0.09 0.9 306% 180 - 200 44 - 80 CBS 2009, de Jong 2009 Getijdenenergie 3 2 0 0 0.1 0.6 0.2 1.5 0.4 3.5 403% 225 - 300 44 - 80 [3] CBS 2009, Deltares 2009, ETSAP 2010 Energie uit zoet-zoutgradiënten 3 2 0 0 0.01 0.3 0.2 5.0 0.9 22 363% 150 - 250 44 - 80 CBS 2009, Deltares 2009, Lako en Wakker, 2009 Golfenergie 0 0 0 0 0.2 1.5 0.7 5.5 435% 240 - 320 44 - 80 Deltares, 2009, ETSAP 2010 1 Biomassa Mee- en bijstook in centrales 0.3 7.9 0.6 14 1.6 37.8 1.6 37.8 137% 85 44 - 80 CBS 2009, Boersma et al 2009, ETSAP 2010 WKK (vaste biomassa) 1 0.1 2.401 0.45 10.5 0.9 21.1 0.9 21.1 161% 100 44 - 80 CBS 2009, Boersma et al 2009, ETSAP 2010 WKK (biogas) 2 0.1 2.5 0.35 8.2 0.7 16.4 0.7 16.4 226% 140 44 - 80 CBS 2009, Boersma et al 2009, ETSAP 2010 2 Afvalverbranding (biogene fractie) 0.5 7.9 0.65 7.9 0.65 7.9 0.65 7.9 129% 80 44 - 80 CBS 2009, ECN schatting 2 2 Zon Fotovoltaïsche energie (zon-PV) 0.057 0.137 0.75 1.8 6 14 50 120 124% 211 - 234 131 - 232 CBS 2009, Schoots 2009 Concentrating Solar Power (CSP) 0 0 0 0 0 0 0 0 44 - 80 Diepe geothermie Elektriciteitsopwekking 0 0 0 0 0 0 0 0 44 - 80 Subtotaal elektriciteit 36.5 167 283 541 1 3 < 100% Warmte Omgevingswarmte Warmtepomp (bodem) 0.2 0.5 1.4 3.6 3.1 8 10.8 28 10 - 18 Warmtepomp (water) 3 1 0.4 1.6 2.2 8.0 3.7 13 7.4 27 < 100% 10 - 18 Warmtepomp (lucht) 2 0.9 2.5 2.6 7.6 4.1 12 10.3 30 < 100% 10 - 18 3 1 < 100% Water / vrije koeling 10 - 18 1 3 < 100% Warmte-koudeopslag Aquifers 1.0 3.0 10 - 18 Diepe geothermie Stadsverwarming / tuinbouw / industrie 2 0.1 10 25 50 ± 100% 10 - 18 Menkveld 2009 ± 100% Biomassa Houtkachel 3 10 - 18 ± 100% Afvalverbranding (biogene fractie) 2 10 - 18 3 Zon Zonneboiler 0.6 10 20 30 > 100% 10 - 18 Wegdek als zonnecollector 0 0 0 0 10 - 18 Subtotaal warmte 8.3 39 79 165 Brandstofproductie Biomassa stationair Vaste biomassa (agrarische en andere reststromen) 2 13 - 22 3 3 (binnenlands) Vaste biomassa (snoeiafval) 13 - 22 Gekweekte houtachtige biomassa (wilg, populier) 3 13 - 22 Gekweekte celluloseachtige biomassa (miscanthus) 3 13 - 22 Reststromen uit VGI 3 13 - 22 1 Bio-SNG (groen gas) obv geïmporteerde biomassa 1.1 3 40 600 13 - 22 3 Biomassa voor transport Aquatische biomassa 0 1.5 20 160 251% 44 13 - 22 CBS 2009, Reith et al 2005, Lako en Wakker, 2009 Biodiesel 1 3 25 > 100% Bio-ethanol 1 3 10 > 100% Subtotaal brandstofproductie 1.1 39 60 760 Totaal Elektriciteit, warmte en brandstofproductie 45.9 246 421 1466 * Het 'Belang' (eerste kolom) geeft een inschatting van ECN voor de mate waarin een techniek relevant geacht wordt voor de middellange termijn (2020, 2030). Hierbij worden potentieel en kosten als input genomen. Het belang wordt gegeven voor Nederland en voor Rijkswaterstaat. ** De 'Ratio hernieuwbaar/conventioneel' geeft de verhouding tusen de gemiddelde waarde van de kostenrange voor de hernieuwbare optie en de referentiewaarde van de kostenrange voor de conventionele optie. Merk op dat de kostenefficientie berekend is voor het jaar 2020. In de jaren ervoor zullen veel opties duurder zijn, dus interpreteer de cijfers met enig voorbehoud: wind op land bijvoorbeeld wordt pas rond 2020 competitief, en is dat dus nog niet in de jaren ervóór. De ratio kan gezien worden als een maat voor de rijpheid van hernieuwbare energieopties.
Puntschattingen van kosten voor berekening ratio Hern. Conv. 130 62 70 62 1000 62 190 62 250 62 225 62 270 62 85 62 100 62 140 62 80 62 223 180
44
17.5
Noten bij tabel 6 op pagina 12: * Het 'Belang' (eerste en tweede kolom) geeft een inschatting van ECN voor de mate waarin een techniek relevant geacht wordt voor de middellange termijn (2020, 2030). Hierbij worden potentieel en kosten als input genomen. Het belang wordt gegeven voor Nederland en voor Rijkswaterstaat. Een score ‘1’ betekent dat het een belangrijke optie is, score ‘2’ is minder belangrijk maar nog steeds significant, en score ‘3’ betekent dat de optie een maximaal een kleine bijdrage kan leveren op de termijn 2020 – 2030. Wanneer er een streepje ‘-‘ staat dan is de techniek niet van toepassing, danwel marginaal. ** De 'Ratio hernieuwbaar/conventioneel' geeft de verhouding tussen de gemiddelde waarde van de kostenrange voor de hernieuwbare optie en de referentiewaarde van de kostenrange voor de conventionele optie. Merk op dat de kostenefficiëntie berekend is voor het jaar 2020. In de jaren ervóór zullen veel opties duurder zijn, dus interpreteer de cijfers met enig voorbehoud: wind op land bijvoorbeeld wordt pas rond 2020 competitief, en is dat dus nog niet in de jaren daarvóór. De ratio kan gezien worden als een maat voor de rijpheid van hernieuwbare energieopties.
6.
Samenvatting
De in de inleiding genoemde vragen kunnen op basis van de in voorgaande paragrafen vermelde gegevens beantwoord worden. Dit wordt hieronder per vraag gedaan. Wat zijn de belangrijkste hernieuwbare opties voor Nederland, nu en in de toekomst? Wat is het potentieel en waar zal de groei vandaan komen? Welke technieken zijn kansrijk voor het areaal van RWS? Tot 2020 zijn dat voor Nederland wind op land (en wind op zee maar dat is duur), biomassaconversiesystemen, biobrandstoffen, warmte-koudeopslag (WKO) en benutting van omgevingswarmte met behulp van warmtepompen. Vanaf 2020 kunnen wind op zee, bio-SNG en zon-PV daar bijkomen, afhankelijk van leereffecten en de ontwikkeling van de elektriciteitsprijs. Voor Rijkswaterstaat zijn vooral wind op land, wind op zee en thermische energie en energiebesparing uit meren en rivieren van belang. Wat is de rijpheid van deze technologieën? Meer concreet betekent dit: wat zijn de kosten van de hernieuwbare opties, en wat van de conventionele energiedragers? Hiervoor wordt de periode 2020-2030 als uitgangspunt genomen, met focus op het jaar 2020. De meeste opties zijn technisch rijp. In het jaar 2020 kunnen naar verwachting wind op land (afhankelijk van de ontwikkeling van de elektriciteitsprijs), WKO en warmtepompen concurreren met conventionele energiedragers. De twee laatstgenoemde kunnen dat onder bepaalde omstandigheden al in 2008. Biomassa-systemen zijn proven technologies. Van wind op zee is de langjarige betrouwbaarheid nog niet volledig bekend en zullen de kosten ook in 2020 hoog zijn, wellicht te verlagen door dichter bij de kust te ontwikkelen. Zon-PV is technisch rijp maar nu nog duur. Bio-SNG (uit vergassing van biomassa) is nog in de ontwikkelings- en demonstratiefase. Tabel 6 op pagina 12 geeft meer inzicht in de cijfers achter bovenstaande conclusies. De verhoudingsgetallen in de kolom ‘kostenratio’ zijn een maat voor de rijpheid. Een uitgebreide versie van tabel 6 is beschikbaar bij RWS als apart bestand.
14
Lijst van afkortingen Afkorting AVI GWh TWh MW GW ORT PJ PV S&Z UR-GE WKK
Betekenis Afvalverbrandingsinstallatie Gigawattuur, eenheid van energie Terawattuur, eenheid van energie, 1 TWh = 1000 GWh Megawatt, eenheid van vermogen Giigawatt, eenheid van vermogen, 1 GW = 1000 MW Onrendabele top Petajoule, eenheid van energie Fotovoltaïsche energie Schoon en Zuinig Scenarionaam: update referentieramingen - global economy’ Warmte-krachtkoppeling
15
Literatuurbronnen Beurskens, L. en Menkveld M., Workshop duurzame warmte en koude in Nederland, Presentaties en verslag van workshop 1 van 3, RES-H Policy project, http://www.res-hpolicy.eu/downloads/nl/RES-H_policy_D8_workshop_NL.pdf, oktober 2009 Boersma A.R. et al., Air pollutant emissions from stationary installations using bioenergy in the Netherlands, ECN/TNO, ECN-E--09-067 (nog te verschijnen) CBS, Centraal Bureau voor de Statistiek (CSB), Duurzame energie in Nederland 2008, ISBN: 978-90-357-2048-0, Den Haag/Heerlen, http://www.cbs.nl/nl-NL/menu/themas/industrieenergie/publicaties/publicaties/archief/2009/2009-duurzame-energie-in-nederland-2008pub.htm, 2009 CBS, Centraal Bureau voor de Statistiek (CSB), StatLine Databank, Duurzame energie vermeden verbruik primaire energie en vermeden emissie CO2, data gewijzigd op 30 november 2009, http://statline.cbs.nl/StatWeb/publication/?DM=SLNL&PA=7516&D1=0,24&D2=a&D3=l&HDR=T&STB=G1,G2&VW=T, januari 2010 Dril, A.W.N. van, Verkenning Schoon en Zuinig, ECN/PBL, ECN-E--09-022, http://www.ecn.nl/docs/library/report/2009/e09022.pdf, april 2009 ETSAP Factsheet ETSAP, concept, nog te verschijnen, 2010 Ingrenious, Eerste evaluatie meetresultaten testveld kleine windturbines Zeeland, http://kreeft.zeeland.nl/zeesterdoc/ZBI-O/ZEE/ZEE0/9007/900786_1.pdf, 2009 de Jong, Potentie duurzame energie bij kunstwerken, WINN Energie uit water, Deltares, 2009 Koppejan J. et al., Beschikbaarheid van Nederlandse biomassa voor elektriciteit en warmte in 2020, http://www.senternovem.nl/mmfiles/Beschikbaarheid Biomassa in 2020_tcm24320154.pdf, november 2009 Lako P., Wakker a., Duurzame energieopties bij integrale verbetering van de Afsluitdijk, ECN-E--09-012, Maart 2009 LUW, Landelijke Uitwerking Windenergie, De groei van windenergie op land, juni 2009, http://www.vrom.nl/pagina.html?id=2706&sp=2&dn=9176 Reith et al., BIO-OFFSHORE, Grootschalige teelt van zeewieren in combinatie met offshore windparken in de Noordzee, ECN-C--05-008, 2005 Richtlijn 2009/28/EG van het Europees parlement en de Raad van 23 april 2009 ter bevordering van het gebruik van energie uit hernieuwbare bronnen (...), http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:140:0016:0062:nl:PDF, 2009 Schoots K., Innovatie en leercurven, Rapportage naar aanleiding van kennisvragen Werkgroep Energie en Klimaat, vertrouwelijk, conceptversie van januari 2010 Seebregts, A.J., H.J.M. Snoep, J. Van Deurzen, P. Lako, A.D. Poley (2010): Kernenergie & Brandstofmix - Effecten van nieuwe kerncentrales na 2020 in de kernenergiescenario’s uit het
16
Energierapport 2008, ECN-X-09-058, Vertrouwelijk concept voor stakeholders, 18 september 2009 (definitief rapport zal in voorjaar 2010 worden gepubliceerd) Smekens, K.E.L., Daniëls B.W., Optiedocument, http://www.ecn.nl/nl/units/ps/themas/nederlands-klimaatbeleid/optiedocument, Herijking 2009 (nog te verschijnen), ECN/PBL, december 2009 VROM, Ministerie van VROM, Nieuwe energie voor het klimaat, werkprogramma schoon en zuinig, http://www.vrom.nl/get.asp?file=docs/publicaties/7421.pdf&dn=7421&b=vrom, september 2007 www.energie.nl, http://www.energie.nl/index2.html?ency/letterb.html (geraadpleegd januari 2010)
17
