RAPPORT
Oktober 2015
Industriële warmte in de energietransitie Analyse en implicaties voor de energiestrategie voor Van Houtum
De warmtevoorziening in de Nederlandse procesindustrie wordt gedomineerd door gas. Hiervoor is nog geen eenduidig duurzaam alternatief. Ondanks de grote stappen die hygiënisch papierproducent Van Houtum heeft gezet in efficiëntie is het bedrijf een exemplarisch voorbeeld voor de industrie: sterk afhankelijk van grote hoeveelheden gas. In dit rapport schetsen we vijf transitiepaden voor een duurzame invulling van de energievraag, voor zowel Van Houtum als de Nederlandse procesindustrie. Auteurs Chris Roorda Charlie Spork Derk Loorbach
In opdracht van
Dit werk is gelicenseerd onder een Creative Commons Naamsvermelding-GeenAfgeleideWerken 3.0 Nederland. Bezoek http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/nl/ om een kopie te zien van de licentie of stuur een brief naar Creative Commons, 444 Castro Street, Suite 900, Mountain View, California, 94041, USA.
Titel: Industriële warmte in de energietransitie - Analyse en implicaties voor de energiestrategie voor Van Houtum Auteurs: Chris Roorda Charlie Spork Derk Loorbach
Trefwoorden: transitie, warmte, procesindustrie, papierindustrie, duurzame energie, visie ontwikkeling
Rotterdam, oktober 2015
Van Houtum is van oorsprong een papierfabriek, opgericht in 1935. Met onderscheidende merken biedt Van Houtum duurzame, innovatieve en trendy oplossingen voor in de toiletruimte. Het eigenzinnige bedrijf ontwikkelt unieke kringloop concepten met verantwoorde grondstoffen. Zo levert Van Houtum met passie en plezier een positieve bijdrage aan iedereen die met het bedrijf te maken heeft. Namens Van Houtum waren Bas Gehlen, Jos Manders, Frank Bosmans, Eric Geraedts, Fred Geraets, Ronald Kok en Eric van Hoof bij het proces betrokken. DRIFT is een interdisciplinair onderzoeksinstituut voor transities verbonden aan de Erasmus Universiteit Rotterdam. Het adviseert en ondersteunt bedrijven, overheden en andere organisaties op uiteenlopende gebieden (o.a. energie, klimaatverandering, stedelijke ontwikkeling, zorg en onderwijs) met als doel het beïnvloeden en versnellen van de omslag naar een duurzame samenleving.
2
Inhoudsopgave
1.
Introductie ...................................................................................................................................... 4
2.
Van gas naar … ? ............................................................................................................................. 5
3.
Van Houtum als exemplarische casus ............................................................................................. 6
4.
Analyse en uitkomsten.................................................................................................................... 7 Toekomstige energievoorziening voor de procesindustrie ................................................................ 7 Transitiepad I: Optimalisatie ............................................................................................................... 9 Transitiepad II: Duurzame warmtebronnen ....................................................................................... 9 Transitiepad III: Lokaal synergie-landschap ...................................................................................... 11 Transitiepad IV: Herontwerp ............................................................................................................ 11 Transitiepad V: Flexibilisering ........................................................................................................... 12 Synergiën en conflicten tussen transitiepaden................................................................................. 13
5.
Conclusies ..................................................................................................................................... 14
3
1.
Introductie
Van Houtum, hygiënisch papierproducent uit Swalmen, is één van de meest bekende koplopers onder het Nederlandse bedrijfsleven als het gaat om duurzaam ondernemen en circulaire economie. Het bedrijf wil haar positie als duurzame koploper ook waar blijven maken op het vlak van energie en daarbij tegelijk voorsorteren op de energievoorziening van de toekomst. Van Houtum is een exemplarisch voorbeeld voor de procesindustrie: voor de hoogwaardige warmte benodigd voor de huidige grondstoffenverwerking en productie worden grote hoeveelheden gas verbruikt. Zijn er alternatieven om op duurzame wijze te voorzien in deze warmtevraag of deze radicaal terug te brengen? In opdracht van Van Houtum heeft DRIFT samen met medewerkers en externe experts doorbraakperspectieven verkend, voor zowel warmteproductie als industriële processen. Een belangrijk stap hierin was de organisatie van een expert-bijeenkomst1, die de basis heeft gevormd voor de energiestrategie die in dit rapport geschetst wordt. Dit rapport geeft eerst een korte beschrijving van de warmteproblematiek in Nederland (hoofdstuk 2) en de casus van Van Houtum (hoofdstuk 3). Hoofdstuk 4 bevat de analyse en uitkomsten, waaronder een vijftal transitiepaden. Afsluitend volgen in hoofdstuk enkele conclusies voor zowel de Nederlandse procesindustrie als voor Van Houtum.
1
De methode die DRIFT heeft toegepast is de methode van de Transitie Pressure Cooker. Dit is een dynamische werksessie waarin een select en divers gezelschap op persoonlijke titel in korte tijd de diepte ingaat op een bepaald onderwerp, met een gedegen voorbereiding als startpunt. Het doel is in een open en intensieve bijeenkomst zoveel mogelijk te leren van elkaars inzichten in de onderliggende problematiek. De uitkomst is een rijker perspectief op de transitie-opgave en mogelijke oplossingsrichtingen voor alle deelnemers. Aan deze bijeenkomst waren, naast tien medewerkers van Van Houtum, de volgende experts aanwezig: Sigrid Bollwerk, ECN Martijn Bongaerts, Liander Erwin Cornelis, VITO René Cornelissen, CCS Energieadvies Kees van Daalen, Enexis Rudi Daelmans, Desso Jan Grift, EnergyMatters BV Jobien Laurijssen, SVZ Guus Pelzer, Waterschapsbedrijf Limburg Simon Poelstra, ECN Ronald Rovers, Hogeschool Zuyd Annita Westenbroek, VNP Jacques van de Worp, VEMW Daarnaast is ook de input van Wim Mans (Innoforte) – die niet bij de werksessie aanwezig kon zijn – meegenomen in de analyse.
4
2.
Van gas naar … ?
Voor de Nederlandse energietransitie is het cruciaal om de warmtevoorziening van de industrie te verduurzamen en de industriële warmtevraag te verminderen. Industriële processen hebben namelijk een belangrijk aandeel in de totale Nederlandse energievraag. In 2012 nam de warmtevraag het merendeel van het Nederlandse bruto finaal eindverbruik voor haar rekening – circa 55%. Daarvan was 44% bestemd voor de industrie. Voor de laagwaardige warmtevraag in de gebouwde omgeving lijken er reeds beloftevolle duurzame alternatieven te bestaan, maar voor de hoogwaardige warmtevraag van de industrie is er daarentegen nog geen eenduidig duurzaam alternatief voor handen. De transitie naar een duurzame energievoorziening in de industrie staat echter nog in de kinderschoenen. De industriële warmtevoorziening wordt momenteel gedomineerd door gas. Ook in andere sectoren voorziet aardgas vrijwel geheel in de vraag naar warmte. Slechts 3,6% van alle warmte werd in 2013 duurzaam geproduceerd en daarnaast werd circa 5% van de totale warmtevraag gedekt door restwarmtebenutting. Dit is niet geheel toevallig. Sinds de ontdekking van de gasvelden in Slochteren in 1959 heeft Nederland één van de meest geavanceerde gasnetwerken in de wereld ontwikkeld. De ontwikkeling van dit netwerk is in de jaren zestig begonnen. Gas maakte toen een sterke opmars, maar sinds de jaren zeventig is het totale gasverbruik in Nederland nauwelijks meer toegenomen. Door de grote investeringen in het Nederlandse gasnetwerk is een lock-in situatie ontstaan: de opzet van ons warmtevoorzieningssysteem is daardoor sinds de jaren zeventig niet wezenlijk veranderd. De laatste jaren doen zich echter allerlei ontwikkelingen voor die de fundamenten van dit systeem aantasten. Ten eerste is er een groeiende druk vanuit de samenleving op de gaswinning en het gasverbruik. Deze druk komt niet alleen vanuit toenemende zorgen over de uitstoot van broeikasgassen en de opwarming van de aarde. Ook de bevingen in Groningen zorgen voor maatschappelijke onrust. Ten tweede komt het einde van de Nederlandse gasvoorraden in zicht. Een gevolg is dat de importafhankelijkheid vanuit politiek-instabiele regio’s zal toenemen. In april van dit jaar heeft Minister Kamp (EZ) in een brief aan de Kamer de warmtevisie van het kabinet gepresenteerd. Het kabinet benadrukt hierin te willen voorkomen dat Nederland van gasimport uit dergelijke regio’s (lees: Rusland/Midden-Oosten) afhankelijk wordt. Tot slot bestaat er grote onzekerheid over toekomstige prijsontwikkelingen van fossiele brandstoffen. Onvoorspelbare fluctuaties in de prijzen van fossiele brandstoffen veroorzaken grote onzekerheid bij energieintensieve bedrijven, waar energie een belangrijke kostenpost voor is. De traditionele warmtelevering in de industrie staat momenteel ook op een andere manier onder druk. In de Nederlandse industrie wordt er veel gebruik gemaakt van warmtekrachtkoppeling (WKK), waarbij lokaal warmte en elektriciteit worden opgewekt met aardgas. In 2014 werd 34% van de elektriciteit in Nederland opgewekt door WKK-installaties. De huidige marktcondities voor WKKinstallaties zijn echter ongunstig: door een dalende elektriciteitsprijs, een relatief hoge gasprijs en een lage prijs van CO2 zijn deze installaties steeds minder rendabel. De studie “Warmtekrachtkoppeling (WKK) en warmtevoorziening industrie en tuinbouw” (2014) voorspelt dat in 2020 meer dan de helft van de Nederlandse WKK-installaties onrendabel zal zijn. Deze specifieke marktcondities kunnen door o.a. politieke keuzes weer wijzigen, maar een afname in industriële WKK-installaties in de nabije toekomst lijkt onvermijdelijk. Het moge duidelijk zijn dat de huidige industriële warmtevoorziening onder deze trends en ontwikkelingen niet houdbaar is op de lange termijn. De vraag is dan: wat dan wel? 5
3.
Van Houtum als exemplarische casus
Hygiënisch papierproducent Van Houtum is een exemplarisch voorbeeld voor de industrie: voor de grote hoeveelheid hoogwaardige warmte die nodig is in de huidige grondstoffenverwerking en productie is nu geen eenduidig duurzaam alternatief. Voor haar warmtevoorziening maakt zij gebruik van een WKK-installatie die jaarlijks circa 430 TJ gas omzet in warmte & elektriciteit. Meer dan 80% van het stoomverbruik gaat op aan het drogen van het hygiënisch papier. Het papier wordt hierbij over grote droogcilinders geleid die gevuld zijn met stoom op circa 180 °C, 11 bar. Dit droogproces is sinds het begin van de industrialisatie het dominante droogproces in de papierindustrie: de stoomdroger werd in 1817 al gepatenteerd. Hoewel Van Houtum de laatste jaren grote slagen heeft gemaakt in energie-efficiëntie, loopt het bedrijf tegen de grenzen van stapsgewijze verbetering aan. Als Van Houtum haar warmtevraag verder zou terugbrengen, werkt bijvoorbeeld de huidige WKK-installatie met een lager rendement (en dus suboptimaal). Bovendien wil het bedrijf haar positie als duurzame koploper ook waar (blijven) maken op het vlak van energie en daarbij tegelijk voorsorteren op de energievoorziening van de toekomst. Van Houtum is daarom op zoek naar een duurzaam alternatief voor haar fossiele brandstofgebruik. Daarbij staan de volgende vragen centraal: •
Uit welke hernieuwbare bronnen haalt Van Houtum in de toekomst haar proceswarmte?
•
Welke stappen kan Van Houtum vandaag al zetten die in de toekomst verdere verduurzaming niet blokkeren?
6
4.
Analyse en uitkomsten
Toekomstige energievoorziening voor de procesindustrie Het warmtevraagstuk is in essentie een energievraagstuk, dat niet moet worden verengd tot warmte. De toekomstige energievoorziening zou moeten voldoen aan drie criteria: • duurzaam. Duurzaam betekent dat het energieverbruik tot een minimum beperkt wordt en maximaal gebruik wordt gemaakt van energie uit duurzame bronnen. • adaptief. Bedrijven moeten een lock-in situatie in de toekomst vermijden en moeten in staat blijven om zich aan te passen aan lange termijn ontwikkelingen. • competitief. Het energiesysteem moet (met of zonder subsidie) betaalbaar zijn. Een randvoorwaarde hierbij is dat oplossingen zoveel mogelijk lokaal gezocht moeten worden; en dat geldt des te sterker voor warmte (warm water/stoom), dat in vergelijking met elektriciteit en energiedragers als gas en olie moeilijk transporteerbaar is en daarom lokaal geproduceerd moet worden. Op basis van de eisen aan het energiesysteem van de toekomst, onderscheiden wij vijf transitiepaden die richting kunnen geven aan de energiestrategie van de procesindustrie: I. Optimalisatie II. Duurzame warmtebronnen III. Lokaal synergie-landschap IV. Herontwerp V. Flexibilisering Deze paden zijn niet los van elkaar te zien. Er kunnen interessante synergiën ontstaan zodra zij worden gecombineerd, maar er zijn ook ontwikkelingen die elkaar uitsluiten. In Tabel 1 worden de transitiepaden kort samengevat. Om mogelijke synergiën en conflicten tussen oplossingsrichtingen in beeld te brengen, zijn de oplossingsrichtingen opgedeeld in de categorieën ‘input’, ‘proces’ en ‘output’ (zie figuur 1). Op de volgende pagina’s zetten we elk van de transitiepaden verder uiteen aan de hand van de casus van Van Houtum.
Figuur 1: Onderscheid input, proces & output (bron afbeelding: Jaarplan KCPK 2014). 7
TRANSITIEPADEN
OPLOSSINGSRICHTINGEN Input
Proces
Output
Optimalisatie Optimaliseren van het huidige productiesysteem.
Efficiencyverbeteringen warmtehuishouding.
Efficiënte procesinrichting.
Analyseren productparameters & aanpassen producteigenschappen.
Duurzame bronnen Inzetten op duurzame warmtebronnen bij ongewijzigde productie. Duurzaam zijn o.a. biomassa, biogas, bodem-energie en thermische zonne-energie.
Duurzame warmtebron of een combinatie van bronnen die een verschillende kwaliteit warmte aanleveren (meervoudige opwekking).
-
Lokaal synergie-landschap Sluiten van kringlopen op een zo klein Reststromen uit de nabije omgeving of van het mogelijke schaal & opzetten van open netten. bedrijf zelf gebruiken als input voor de Een partij kan op deze open netten zowel warmtevoorziening of het productieproces. afnemer als producent zijn.
Reststromen extern cascaderen of opwerken. Op zoek gaan naar nieuwe synergiën met de omgeving of op zoek gaan naar nieuwe functies in de bedrijfsvoering.
Herontwerp Op zoek naar een nieuwe productdefinitie en een radicaal andere manier van produceren. Uitgangspunt is om de warmtevraag zo veel mogelijk te beperken.
Herontwerp van het productieproces met een Herontwerp van het product waarbij aanzienlijke vermindering van de warmtevraag duurzaamheid wordt ingebed in het product of een omschakeling naar laagtemperatuur design (functionaliteit / positionering). warmte tot gevolg.
Flexibilisering Inbouwen van flexibiliteit in de energiedragers en de energievraag.
Flexibel kunnen inspelen op wisselingen in Flexibel maken van de energievraag zelf beschikbaarheid en prijs van inputstromen. Er (bijvoorbeeld door de snelheid van het kan te allen tijde geschakeld worden tussen productieproces aan te passen). twee of meerdere energiedragers om in de energievraag te voorzien.
Tabel 1: Transitiepaden energievoorziening Nederlandse procesindustrie. 8
-
Transitiepad I: Optimalisatie Bij dit transitiepad draait het om het optimaliseren van het productiesysteem. Voorbeelden hiervan zijn het op zoek gaan naar efficiëntieverbeteringen in de WKK of het verhogen van de efficiëntie van het droogproces (zoals Van Houtum reeds gedaan heeft). Aan de outputkant kunnen productparameters geanalyseerd worden om het productieproces te optimaliseren. Men kan bijvoorbeeld real-time data verzamelen en analyseren over de gewichtsvariatie in het eindproduct. Deze optimalisatiestappen hebben gemeen dat ze de energievoorziening en het productieproces niet wezenlijk veranderen. Het risico van dit transitiepad is dat Van Houtum door verregaande optimalisatie in een lock-in komt te zitten. Er kunnen dan geen stappen worden gezet richting een écht duurzaam systeem.
Transitiepad II: Duurzame warmtebronnen Het transitiepad “Duurzame warmtebronnen” betekent overgaan op (een combinatie van) duurzame warmtebronnen bij ongewijzigde productie. De belangrijkste duurzame warmtebronnen zijn: - biomassa - biogas - bodem-energie - thermische zonne-energie - power-to-heat - power-to-gas De laatste twee opties kunnen als duurzaam worden betiteld op voorwaarde dat groene stroom wordt ingezet in het conversieproces. Elk van deze bronnen worden hieronder kort besproken. Biomassa Een mogelijkheid voor Van Houtum is om een biopelletketel te installeren. Gezien het beperkte aanbod van biopellets in Nederland, zou Van Houtum voor de afname van biopellets afhankelijk zijn van import uit Canada/VS/Zuid-Amerika. Zo’n ketel is pas financieel rendabel met een SDE+ subsidie en deze is alleen beschikbaar voor ketels met capaciteit van 10MW en hoger. Voor Van Houtum betekent dat dat daarmee de gehele warmtevraag gedekt zou zijn, en een verdere afname van warmtevraag niet meer aantrekkelijk is. Er zijn enkele problemen met biomassaverbranding: •
Ten eerste kunnen biomassastromen in de toekomst hoogwaardigere toepassingen krijgen dan de inzet als brandstof. De toepassing van biomassa zal dan verschuiven naar biobased grondstof voor materialen en chemische producten. De materiaalwaarde van biomassa wordt zodoende beter benut. Het gebruik van biomassa voor energieproductie zal zich moeten beperken tot reststromen die niet elders bruikbaar zijn. Het is de vraag of de verbranding van biomassa in de toekomst nog steeds als duurzaam ervaren wordt – zowel in de publieke opinie als in de waardeketen. Daarbij komt dat de duurzaamheid afhankelijk is van de specifieke vorm van biomassa: het landgebruik, de mate waarin korte cycliciteit te garanderen is en het transport (afstand & vervoerswijze) spelen daarbij een belangrijke rol.
•
Er is een hoog prijs- en beschikbaarheidsrisico op de lange termijn. Het Nederlandse aanbod van biomassa is klein en de vraag zal flink toenemen door de vergroening van de energiesector en de
9
chemische sector - wat nu al te merken is aan de Europese bijmengverplichtingen en de ambities van bedrijven als DSM en Lego om geheel over te schakelen op bio-gebaseerde grondstoffen. •
Tot slot kan de investering in een grote biopelletketel leiden tot een lock-in situatie: de investering zou een barrière kunnen vormen om de warmtevraag verder te beperken en/of andere duurzame bronnen te implementeren.
Hier staat tegenover dat er mogelijk een synergie te vinden is tussen biomassastromen die Van Houtum inzet voor haar papierproductie en nieuwe biomassastromen voor energieopwekking. Mochten de nieuwe biomassastromen in de toekomst bruikbaar zijn in het productieproces dan heeft Van Houtum die stromen wel al gekanaliseerd. Het bedrijf heeft deze vezelstromen dan alvast transparant en beschikbaar gemaakt. Ook zou Van Houtum nog kunnen onderzoeken welke biomassastromen lokaal beschikbaar zijn om transport over lange afstanden te voorkomen (denk aan: rioolslib, mest, berm/natuurgras, tuinbouw, bierbostel en hop). Biogas Biogas is de productie van methaangas door vergisting of vergassing van organisch materiaal. Het gaat hierbij bijvoorbeeld om gas uit rioolwaterzuivering, vergisting van mest of vergisting van GFT. Het gas kan opgewaardeerd worden tot aardgaskwaliteit (groen gas) en bijgemengd worden in het gasnet, of direct verbrand worden in een (WKK-)ketel. Biogasprojecten zijn momenteel nog moeilijk (zonder subsidie) rendabel te krijgen vanwege de hoge, initiële investeringen. Er zijn verder verschillende knelpunten die voor de mestvergisting samenhangen met de discussie over mest en intensieve veehouderij. Bij afwezigheid van lokale biomassastromen of biogasproducenten zou Van Houtum tevens groen gas certificaten kunnen inkopen. Het aanbod van groen gas is echter nog beperkt en het is de verwachting dat de vraag naar – en daarmee de prijs van – deze certificaten in de toekomst gaat stijgen. De inkoop van certificaten lijkt daarom meer geschikt als tijdelijke oplossing. Bodemenergie & thermische zonne-energie Bodem-energie en thermische zonne-energie kennen veel minder discussie omtrent de duurzaamheid. Behoudens de kapitaalintensieve investering zijn deze bronnen niet onderhevig aan de schaarste van de markt zoals het geval is bij biomassa of biogas. De beide oplossingsrichtingen kennen bovendien geen enkele emissie meer. Dit komt de lokale leefomgeving natuurlijk ten goede. Aan de andere kant is een investering in geo- of zonnethermie ook niet zonder nadelen en risico’s. Zonne-thermie levert geen continue aanbod; dit is dus alleen een optie als grootschalige warmteopslag beschikbaar is of als onderdeel van een uitgebreider warmtenet. Mogelijk is een combinatie van vacuümbuis-collectoren (hoge temperaturen tot 300 °C) en warmte-koudeopslag (WKO) interessant. Diepe geothermie is vanwege de hoogwaardige warmte zeer beloftevol, maar vraagt om grootschalige en risicovolle investeringen. Een samenwerking met derden (andere papierfabrieken, andere bedrijven in de procesindustrie, leveranciers van technologie en overheden) ligt voor de hand. Deze samenwerking kan betrekking hebben op het participeren in risico’s en het delen van kennis, maar ook in ketensamenwerking zoals het leveren van warmte op lagere temperatuur aan andere industrie of tuinbouw waardoor een geothermische bron een hogere efficiëntie bereikt. Indien het productieproces fundamenteel wordt aangepast kunnen ook bronnen die warmte van lagere kwaliteit leveren bruikbaar zijn.
10
Power-to-heat Power-to-heat (P2H) is te beschouwen als een duurzame manier van warmtelevering als de elektriciteit die wordt ingezet voor de warmteproductie duurzaam is opgewekt. De conversie van elektriciteit naar warmte vindt plaats met behulp van een warmtepomp of door middel van een verwarmingselement in een boiler. Warmtepompen en elektrische boilers zijn in staat om stroomoverschotten (ten tijde van veel wind en zon) snel op te vangen en zo voordelig warmte te produceren. Power-to-gas Bij power-to-gas (P2G) wordt via elektrolyse water omgezet in waterstof en zuurstof. Waterstof kan direct worden gebruikt in de industrie. Ook kan het (beperkt) in het aardgasnetwerk worden ingevoed. Belangrijk voor de competitiviteit van zowel power-to-heat als power-to-gas is een tariefstructuur die het gebruik van elektriciteitsoverschotten aanmoedigt.
Transitiepad III: Lokaal synergie-landschap Bij het transitiepad “Lokaal synergie-landschap” staat het sluiten van kringlopen op een zo klein mogelijke schaal centraal. Waar dat mogelijk is, zet Van Houtum haar reststromen in voor de eigen productie. Van Houtum kan (een deel van) haar restwarmte mogelijk opwaarderen naar hoogwaardige warmte met behulp van een warmtepomp. Ook kan Van Houtum op zoek gaan naar lokale synergiën en kan zij proberen om lokaal een open net op te zetten. Van Houtum wordt dan bijvoorbeeld onderdeel van een biogashub of een warmtenet, waarbij zij zowel afnemer als producent kan zijn. Eerste stappen zijn het benaderen van regionale agrariërs die biogas zouden kunnen produceren of het maken van een inventarisatie van andere warmteproducenten en –afnemers in de regio. In de zoektocht naar lokale synergiën kan Van Houtum ook nieuwe functies naar zich toetrekken. Van Houtum zou haar restwarmte bijvoorbeeld kunnen inzetten voor het drogen van algen. Deze algen vormen een potentiële bron voor biobrandstof. De geproduceerde biobrandstof zou Van Houtum kunnen inzetten in het eigen productieproces of kunnen afzetten bij een externe partij. Het inzetten van restwarmte kent echter ook risico’s. Voor bedrijven die restwarmte bezitten is het geen kernactiviteit om die warmte uit te koppelen en te verhandelen. Dergelijke bedrijven willen of kunnen de leveringszekerheid die afnemers nodig hebben niet altijd bieden. Een bedrijf met restwarmte kan bovendien besluiten de restwarmte zelf in te zetten of uit de regio te vertrekken. Dat geeft onzekerheid over het aanbod. Daarbij komt ook nog de onzekerheid over de vraag, die door energiebesparing afneemt. Dit laatste gebeurt in de gebouwde omgeving al zeer sterk. Daarom lijkt het verstandig restwarmte slechts in te zetten als zij kan worden ingevoed op een regionaal warmtenet, waarbij zij niet optreed als primaire bron. De primaire bron zou een duurzame bron als geothermie of zonne-energie moeten zijn. Door warmtenetten te creëren met meerdere leveranciers wordt het probleem van leveringszekerheid verkleind. Voor het ontwikkelen van een dergelijk regionaal warmtenet wordt al snel gekeken naar de overheid – waarbij een discussie onvermijdelijk is of de (lange-termijn) baten opwegen tegen de benodigde investeringen en genoemde risico’s.
Transitiepad IV: Herontwerp Door het elimineren of sterk beperken van de warmtevraag als uitgangspunt te nemen, kan een bedrijf op zoek gaan naar een nieuwe productdefinitie of een radicaal andere manier van produceren. Voor Van Houtum is een aantal van deze oplossingsrichtingen: 11
•
Van Houtum beweegt zich richting een all-electric systeem door te drogen op basis van straling (‘de fabriek als magnetron’ of juist drogen met behulp van infrarood). De verwachting is dat binnen 10 jaar systemen beschikbaar komen waarmee de productie geheel elektrisch wordt waardoor de warmtevraag geheel verdwijnt. Deze verwachting geldt op de lange termijn voor de procesindustrie in het algemeen.
•
Van Houtum brengt de warmtevraag zeer sterk terug door gebruik te maken van een andere solvent bij het verpulpen van het papier. Water wordt vervangen door scCO2 of DES.
•
Van Houtum past een andere configuratie van het productieproces toe (waardoor bijvoorbeeld de snelheid van de droogband omlaag kan worden gebracht).
Ook zou Van Houtum het hygiënisch papier kunnen herontwerpen, met duurzaamheid als uitgangspunt in het productontwerp. Het gewenste gevolg is een lagere grondstof- en energievraag voor productie. De marktvraag naar duurzame oplossingen stijgt gestaag. De uiterste variant hiervan is zelfs streven naar een papierloos toilet. In eerste instantie betekent dit dat Van Houtum producten van andere kwaliteit op de markt zou brengen (minder zacht, minder lagen, …). Van Houtum moet er daarbij voor waken dat duurzaamheid niet ten koste gaat van comfort. Heldere communicatie richting de klant is dan van essentieel belang.
Transitiepad V: Flexibilisering Door de inkoop van gas en elektriciteit blijft Van Houtum overgeleverd aan de grillen van de markt. Dit vormt een factor van onzekerheid in haar bedrijfsvoering. Van Houtum kan aan deze onzekerheid ontsnappen door flexibilisering: het bedrijf moet instantaan kunnen inspelen op wisselingen in beschikbaarheid en prijs van inputstromen (bijvoorbeeld bij lage/hoge elektriciteitsprijs).2 Flexibilisering vergroot daardoor de competitiviteit van het energiesysteem. In het ideale geval kan te allen tijde geschakeld worden tussen twee of meerdere energiedragers om in de energievraag te voorzien. Bij tijdelijke opslag van duurzame energie heeft flexibilisering bovendien de potentie om bij te dragen aan duurzaamheid. Tot slot maakt flexibilisering een bedrijf adaptief (een lock-in in het systeem wordt vermeden), doordat op meerdere manieren in de energievraag voorzien kan worden. Van Houtum kan bijvoorbeeld een hybride boiler installeren die zowel op elektriciteit als gas is te verwarmen. Andere voorbeelden zijn het inzetten van modulaire kleine vergisters of het installeren van een flexibele WKK. Het bedrijf zou dan kunnen inspelen op wisselingen in beschikbaarheid en prijs van haar inputstromen. Van Houtum kan ook proberen om haar productie en daarmee de energievraag zelf meer flexibel te maken. Hiervoor zou Van Houtum kunnen onderzoeken in welke mate het bedrijf de snelheid van haar productieproces kan aanpassen. Vanwege de hoge vaste kosten van Van Houtum lijkt deze oplossing economisch echter onhoudbaar.3
2
Van Houtum kan de onzekerheid over prijs en beschikbaarheid van gas en elektriciteit ook tegengaan door offgrid te gaan. Dit zou betekenen dat Van Houtum zichzelf volledig moet voorzien in haar energievraag. Dit is echter een onwaarschijnlijk scenario vanwege de grote investeringen die nodig zijn. Dit scenario vergt zelfs een grotere flexibiliteit (of opslag), aangezien er niet op elk moment wind en/of zon aanwezig is. 3
Dit geldt overigens niet alleen voor Van Houtum, maar lijkt ook het geval voor de procesindustrie in het algemeen.
12
Synergiën en conflicten tussen transitiepaden Bovengenoemde transitiepaden kunnen elkaar op verschillende manieren versterken. Denk bijvoorbeeld aan de volgende synergiën: - Door herontwerp van het productieproces (IV) – waarbij wordt omgeschakeld naar laagtemperatuur warmte – kan bodemenergie als duurzame warmtebron (II) aantrekkelijker worden. - Er kan een flexibeler energiesysteem (V) ontstaan door in te zetten op meerdere duurzame warmtebronnen (II), deel uit te maken van een lokaal warmtenet (III) of het productieproces te herontwerpen (IV). Een actie die genomen wordt in het teken van één van de transitiepaden kan ook andere transitiepaden in de weg zitten. De volgende conflicten kunnen ontstaan: -
-
-
Verregaande optimalisatie (I) sluit herontwerp (IV) uit. De investeringen die zijn gedaan in het optimalisatieproces zorgen dan voor een lock-in die herontwerp van het productieproces onaantrekkelijker maakt. Door op de korte termijn te investeren in een grootschalige toepassing van een duurzame warmtebron (II), wordt het terugdringen van de warmtevraag door optimalisatie (I), hergebruik van restwarmte (III) of herontwerp (IV) uitgesteld tot de lange termijn. Het verminderen van de warmtevraag leidt dan namelijk tot inefficiënt gebruik van de duurzame warmtebron. Directe levering van restwarmte aan een lokale partij (III) kan flexibilisering van het energiesysteem (V) in de weg zitten. Door de leveringsverplichting die is aangegaan kan bijvoorbeeld niet meer worden geschakeld in de snelheid van het productieproces.
De transitiepaden geven de procesindustrie zicht op een energiesysteem dat op de op de lange termijn werkelijk duurzaam, adaptief en competitief is, plus handvatten om te bepalen of een actie op de korte termijn zo’n energiesysteem bevordert of juist in de weg zit.
13
5.
Conclusies
Er is nog een lange weg te gaan voor de verduurzaming van de warmtevoorziening. De potentie die de verduurzaming heeft is groot, gezien het grote aandeel van warmte in de totale Nederlandse energievraag. Gas laat zich daarbij maar moeilijk vervangen als primaire energiebron voor hoogwaardige warmte. De grote investeringen die gedaan zijn in het Nederlandse gasnetwerk bestendigen bovendien de afhankelijkheid. De industrie is er echter direct bij gebaat om deze warmtevraag terug te dringen en op den duur over te gaan op verregaande elektrificatie van haar productieproces. Voor Van Houtum vormt energiemanagement een volwaardig onderdeel van het ondernemingsbeleid. Door de opgedane inzichten op zichzelf te betrekken, kan Van Houtum nieuwe stappen zetten. De bovengeschetste transitiepaden hebben Van Houtum de volgende inzichten verschaft: -
De inzet van biomassa voor energieproductie is hoogstens een tussenoplossing. Op de lange termijn zal biomassa gebruikt worden voor hoogwaardigere toepassingen.
-
Een grootschalige biopelletketel lijkt geen goed alternatief. Zij vormt een barrière om de warmtevraag op de middellange termijn verder terug te dringen. Wellicht behoort een kleinschaligere, flexibelere oplossing in combinatie met een andere duurzame warmtebron of een sterke reductie van de warmtevraag wel tot de mogelijkheden.
-
Van Houtum gaat onderzoeken of zij haar laagwaardige restwarmte kan opwaarderen met behulp van een warmtepomp. Als dit onhaalbaar blijkt, kan het bedrijf op zoek gaan naar potentiële toepassingen of afnemers in de omgeving. Overigens is deze laatste optie regelmatig bekeken, maar is nog geen haalbare kaart gevonden.
-
Van Houtum moet bij huidige beslissingen meenemen wat haar minimaal benodigde warmtevraag zou kunnen zijn in de toekomst. Door fundamentele aanpassingen in het proces kan de komende jaren wellicht al een halvering van de warmtevraag worden gerealiseerd. Het is waarschijnlijk dat de warmtevraag op de lange termijn afneemt en elektriciteit belangrijker wordt in haar warmtevoorziening.
-
Als een derde partij ontwikkeling diepe geothermie op zich neemt, kan Van Houtum zich aansluiten bij dit initiatief. In dat geval kan het productieproces gebaseerd blijven op hoogwaardige warmte, en lijkt cascadering van warmte en aansluiting op een warmtenet logisch. Deelname aan een warmtenet zonder diepe geothermie ligt minder voor de hand, omdat Van Houtum dan zal sturen op sterke reductie van de warmtevraag en dus de beschikbare restwarmte sterk zal afnemen.
-
Tot slot moet Van Houtum alert zijn op ontwikkelingen rondom nieuwe productieprocessen (een nieuw type papiermachine of zelfs processen voor andere producten met gelijke toepassingen).
14
Al met al heeft Van Houtum haar blik verruimd en meer houvast gekregen om gericht keuzes te maken. rekening houdend met de veranderende wereld van energie. Voor de industrie als geheel is duidelijk dat de gasafhankelijkheid sterk is, en deze nog steeds versterkt wordt: met private investeringen in ‘ouderwetse’ productiecapaciteit, met publieke investeringen in gasinfrastructuur en met een subsidiebeleid dat de grootschalige warmtevraag alleen maar versterkt. Het lijkt geen sinecure dat ook de industrie en de overheid een soortgelijke heroriëntatie en gerichte innovatie serieus oppakken om uit deze lock-in te komen.
15
DRIFT Erasmus Universiteit Rotterdam Postbus 1738 3000 DR Rotterdam 010 408 87 75
[email protected] www.drift.eur.nl
