WORLD ENERGY TECHNOLOGY OUTLOOK 2050 (WETO-H2) KERNPUNTEN In het kader van de WETO-H2-studie is een referentieprognose van het wereldenergiesysteem ontwikkeld samen met twee alternatieve scenario's, een 'carbon constraint'-scenario (met minimalisering van de CO2-uitstoot) en een waterstofscenario. Deze scenario's zijn gebruikt om de opties voor het technologie- en klimaatbeleid voor de komende helft van de eeuw te onderzoeken. Alle prognoses tot 2050 zijn gemaakt met een model voor de simulatie van de wereldenergiesector - het POLES-model – waarin de ontwikkeling van de nationale en regionale energiesystemen en hun interacties op de internationale energiemarkten worden beschreven in het licht van beperkingen op het gebied van hulpbronnen en klimaatbeleid.
De ontwikkeling van het wereldenergiesysteem in de referentieprognose De referentieprognose De referentieprognose gaat uit van een voortzetting van de bestaande economische en technologische trends, met inbegrip van de bestaande kortetermijnbeperkingen qua ontwikkeling van de olie- en gasproductie en een gematigd, maar leidinggevend, klimaatbeleid. Wereldenergieverbruik Naar verwachting zal het totale wereldenergieverbruik in 2050 zijn opgelopen van de huidige 10 Gtoe tot 22 Gtoe per jaar (toe: ton aardolie-equivalent). Fossiele brandstoffen zijn goed voor 70% van dit totaal (steenkool en aardolie elk 26%, aardgas 18%), niet-fossiele brandstoffen voor 30%. Het niet-fossiele aandeel is bijna gelijkelijk verdeeld over hernieuwbare energiebronnen en kernenergie. Verbetering van de energie-efficiëntie In 2050 zal de wereldeconomie vier keer groter zijn dan vandaag, maar het wereldenergieverbruik zal slechts met een factor 2,2 stijgen. De aanzienlijke verbetering van de energie-efficiëntie is deels te danken aan autonome technologische en structurele ontwikkelingen van de economie, deels aan het energie-efficiëntiebeleid, deels aan het effect van veel hogere energieprijzen. Noord-Zuid-evenwicht op het gebied van het energieverbruik De vraag naar energie neemt sterk toe in de ontwikkelingslanden waarin de basisenergiebehoeften momenteel nauwelijks worden gedekt. Het verbruik in deze landen overstijgt vanaf 2010 dat van de geïndustrialiseerde wereld en is in 2050 goed voor tweederde van het wereldverbruik.
Ontwikkeling van de olie- en gasproductie De conventionele olieproductie vlakt vanaf 2025 af op een niveau van ongeveer 100 Mbl/d (bl/d: vaten per dag). Het profiel neemt veeleer de vorm van een plateau aan dan van de "piek" die momenteel vaak wordt besproken. Dankzij niet-conventionele oliebronnen loopt het totale geproduceerde volume op tot ongeveer 125 Mbl/d in 2050. Aardgas volgt een soortgelijk patroon, maar loopt daarbij ongeveer tien jaar achter op aardolie. Olie- en gasprijzen De prijzen van aardolie en aardgas op de internationale markten lopen gestaag op en bereiken in 2050 een niveau van 110 $ per vat voor olie en 100 $ per boe (barrils of oil equivalent) voor gas1. De hoge prijzen zijn voornamelijk het gevolg van de toenemende schaarste. Elektriciteit: de comeback van steenkool, de opkomst van hernieuwbare energiebronnen en de heropleving van kernenergie De groei van de elektriciteitsproductie houdt gelijke tred met de economische groei en in 2050 ligt de totale elektriciteitsproductie vier keer hoger dan vandaag. Steenkool keert terug als een belangrijke grondstof voor de elektriciteitsproductie en wordt daarbij steeds meer omgezet met gebruikmaking van geavanceerde technologieën. Naar verwachting zal de prijs van steenkool oplopen tot ongeveer 110 $ per ton in 20502. Het gebruik van hernieuwbare energiebronnen en van kernenergie neemt snel toe vanaf 2020 en wordt massaal vanaf 2030. Dit impliceert een snelle uitrol van nieuwe energietechnologieën, van grote offshore-windparken tot kerncentrales van de vierde generatie3. CO2-emissies De ontwikkeling van niet-fossiele energiebronnen compenseert wat de CO2-emissies betreft enigszins voor de comeback van steenkool; bedoelde emissies lopen bijna gelijk op met het totale energieverbruik. Het resulterende emissieprofiel komt neer op een concentratie van CO2 in de atmosfeer van 900 tot 1000 ppmv (parts per million by volume) in 2050. Deze waarde ligt aanzienlijk hoger dan wat vandaag als aanvaardbaar voor een stabilisering van de CO2concentratie wordt beschouwd.
Het Europese energiesysteem in het referentiescenario
1
In 2005 $.
2
Of ongeveer 22$ per vat olie-equivalent.
3
In dit scenario wordt ervan uitgegaan dat de economische en maatschappelijke hindernissen voor kernenergie kunnen worden overwonnen.
Ontwikkeling van de energievraag Het totale verbruik van primaire energie in Europa neemt slechts in beperkte mate toe, van 1,9 Gtoe/jaar vandaag tot 2,6 Gtoe/jaar in 2050. Tot 2020 blijft de primaire brandstofmix vrij stabiel, afgezien van een aanmerkelijke toename van het verbruik van aardgas. Daarna versnelt het gebruik van hernieuwbare energiebronnen en beleeft kernenergie een heropleving. In 2050 zijn niet-fossiele energiebronnen, kernenergie en hernieuwbare energie goed voor 40% van het verbruik van primaire energie, wat veel meer is dan de huidige 20%. Het elektriciteitsverbruik houdt gelijke tred met de economische groei. Gezien de nieuwe toepassingen, met name bij de informatie- en communicatietechnologieën, blijft de markt voor elektriciteit zeer dynamisch. CO2-emissies Deze combinatie van een veeleer bescheiden klimaatbeleid en nieuwe trends op het gebied van de elektriciteitsvoorziening resulteert in een bijna stabiele CO2-uitstoot tot 2030 en vervolgens een afname tot 2050. In dat jaar zal de CO2-emissies ongeveer 10% lager liggen dan vandaag. Elektriciteitsproductie Aangezien
het
klimaatbeleid
tegen
dan
relatief
krachtig
zal
zijn
geworden,
is
de
elektriciteitsproductie in 2050 voor 70% koolstofvrij. Hernieuwbare bronnen en kernenergie zijn goed voor 60% van de totale elektriciteitsproductie, terwijl een kwart van de thermische elektriciteitsopwekking gepaard gaat met CO2-vangst- en -opslagsystemen. Waterstofproductie De waterstofeconomie komt tot ontwikkeling na 2030, met bescheiden maar niet verwaarloosbare effecten. In 2050 is 10% van het uiteindelijke elektriciteitsverbruik gebaseerd op waterstof.
Een wereldenergiesysteem met sterk verminderd koolstofgebruik Het 'carbon constraint'-scenario In dit scenario worden de effecten bestudeerd van een meer ambitieus koolstofbeleid dat gericht is op een langetermijnstabilisatie van de concentratie van CO2 in de atmosfeer op een niveau van ongeveer 500 ppmv tegen 2050. Er wordt uitgegaan van vroegtijdige actie in de bijlage B-landen, terwijl aan de opkomende en ontwikkelingslanden wat meer tijd wordt gegund. Een halvering in Europa In dit 'carbon constraint'-scenario blijven de wereldwijde emissies van CO2 stabiel tussen 2015 en 2030 (op een niveau dat ongeveer 40% hoger ligt dan het 1990-niveau) en gaan zij vervolgens naar omlaag. In 2050 zijn zij echter nog altijd 25% hoger dan in 1990. In de EU-25 bedraagt de uitstoot in 2050 nog slechts de helft van het 1990-niveau, dankzij een daling met gemiddeld 10% per decennium.
Een versnelde ontwikkeling van niet-fossiele brandstoffen Tegen 2050 ligt de jaarlijkse energievraag ongeveer 3 Gtoe/jaar lager dan overeenkomstig de referentieprognose. Tegen 2050 zijn hernieuwbare energie en kernenergie elk goed voor meer dan 20% van de totale vraag; elektriciteit wordt voor 30% opgewekt met behulp van hernieuwbare energiebronnen en voor bijna 40% met kernenergie. Ondanks de beschikbaarheid van CO2vangst- en -opslagtechnologieën stagneert het steenkoolverbruik. Tegen 2050 bedraagt de gecumuleerde hoeveelheid CO2 die van nu tot 2050 is opgeslagen, zes keer het jaarlijkse volume van de huidige emissies. Energietrends in Europa In Europe blijft het totale energieverbruik bijna stabiel tot 2030, waarna het weer begint toe te nemen4. Dit is in essentie een statistisch fenomeen ten gevolge van de hoge primaire warmte-input van kernenergie. Hernieuwbare energiebronnen en kernenergie beantwoorden 22%, respectievelijk 30% van de Europese energievraag in 2050; het aandeel van fossiele brandstoffen is dus teruggelopen tot minder dan 50%. Drievierde van de elektriciteit wordt opgewekt met gebruikmaking van kernenergie en hernieuwbare energiebronnen, terwijl de helft van het thermisch vermogen wordt opgewekt in centrales met CO2-vangst en –opslag. Waterstof levert een hoeveelheid energie die equivalent is met 15% van die welke door elektriciteit wordt geleverd. Tegen 2050 bestaat de helft van het totale gebouwenpark uit lage-energiegebouwen en een kwart uit zeer-lage-energiegebouwen5. Meer dan de helft van de voertuigen heeft een lage tot zeer lage uitstoot (d.w.z. wordt door elektriciteit of waterstof aangedreven).
Het wereldenergiesysteem in het H2-scenario Het waterstofscenario Het waterstofscenario is afgeleid van het 'carbon constraint'-scenario, maar veronderstelt ook een reeks technologische doorbraken die de kosten-effectiviteit van de waterstoftechnologie, met name wat het eindgebruik betreft, aanzienlijk doen toenemen. De aannamen die worden gemaakt inzake de vooruitgang bij de ontwikkeling van cruciale waterstoftechnologieën zijn opzettelijk zeer optimistisch gehouden. Totale energievraag Hoewel de totale energievraag in 2050 in dit scenario slechts 8% lager ligt dan in de referentieprognose, zijn er grote verschillen wat de brandstofmix betreft. Het aandeel van fossiele
4
Deze toename is voornamelijk het gevolg van de grote penetratie van kernenergie, aangezien ten gevolge van de verhoudingsgewijs lage efficiëntie van kerncentrales een gegeven hoeveelheid via kernenergie opgewekte elektriciteit een grotere primaire energie-input vergt dan diezelfde hoeveelheid opgewekt met fossiele brandstoffen of hernieuwbare energiebronnen.
5
Gebouwen met een 2 keer (laag) tot 4 keer (zeer laag) lager energieverbruik dan de huidige gebouwen.
brandstoffen bedraagt in 2050 minder dan 60%. Binnen dit aandeel gaat de vraag naar steenkool met de helft achteruit ten opzichte van de referentieprognose, en dit ondanks de lagere kostprijs waarvan wordt uitgegaan voor CO2-vangst en -opslag. Het aandeel van kernenergie en hernieuwbare energiebronnen neemt toe, meer in het bijzonder tussen 2030 en 2050, dit gedeeltelijk ten gevolge van de hoge koolstofconcentraties wereldwijd en gedeeltelijk door het toenemende gebruik van waterstof.
Elektriciteitsproductie De ontwikkeling van de waterstofeconomie resulteert in een verdere wijziging van de structuur van de elektriciteitsopwekking; het aandeel van kernenergie loopt op tot 38%. De thermische elektriciteitsproductie blijft aan belang winnen en gaat gepaard met CO2-vangst- en –opslagsystemen. In 2050 is 66% van de installaties voor de opwekking van elektriciteit met gebruikmaking van fossiele brandstoffen uitgerust met dergelijke vangst- en opslagsystemen, tegen 12% in het referentiescenario.
Waterstofproductie en -gebruik
Vanaf 2030 wordt waterstof steeds intensiever gebruikt, meer bepaald dankzij de aanzienlijk lagere kosten van de waterstofproductietechnologieën en de toenemende vraag in de vervoerssector. Van 2030 tot 2050 vertienvoudigt de productie tot 1 Gtoe/jaar. In 2050 is waterstof goed voor 13% van het eindenergieverbruik, in vergelijking met 2% in het referentiescenario. Het aandeel van duurzame energie in de waterstofproductie is 50%, dan van kernenergie is 40%. Ongeveer 90% van de geproduceerde waterstof wordt gebruikt in het vervoer. Tegen 2050 wordt er
in
de
vervoerssector
vijf keer
meer
waterstof gebruikt
dan
overeenkomstig
het
referentiescenario, met een aandeel van 36% in het verbruik van de sector. Waterstof wordt gebruikt in 30% van de personenwagens en ongeveer 80% van die wagens worden aangedreven door
brandstofcellen;
15%
daarvan
zijn
hybride
voertuigen
en
5%
hebben
interne-
verbrandingsmotoren met waterstof als brandstof.
Het Europese energiesysteem in het H2-scenario Totale energievraag Kernenergie is goed voor een derde van de totale energievraag in Europa. Olie, aardgas en hernieuwbare energiebronnen leveren ruwweg 20% van de energie en steenkool levert 6%.
Elektriciteitsproductie Het aandeel van fossiele brandstoffen in de elektriciteitsproductie daalt gestaag en aanzienlijk. Het gebruik van CO2-vangst- en –opslagsystemen neemt sterk toe; in 2050 vindt meer dan 50% van de thermische elektriciteitsproductie plaats centrales met CO2-vangst en -opslag. Waterstofproductie en - gebruik De productie van waterstof neemt na 2030 snel toe en loopt op tot 120 Mtoe in 2050, wat neerkomt op 12% van de wereldproductie. Waterstof is goed voor 7% van het eindenergieverbruik in Europa, tegen 3% in de referentieprognose. In Europa wordt waterstof voornamelijk geproduceerd door de hydrolyse van water met gebruikmaking van kernenergie. Het aandeel van waterstof dat geproduceerd wordt met hernieuwbare energiebronnen is ook aanzienlijk (40% in 2050). Ongeveer drievierde van de hoeveelheid waterstof die in Europa wordt geproduceerd gaat naar de vervoerssector.
