Wegenkaart voor elektriciteitstechnologie

-2-

Wegenkaart voor elektriciteitstechnologie door Marjolein Roggen We staan aan de vooravond van de derde industriële revolutie. De microprocessor penetreert daarbij alle aspecten van de samenleving en de economie. De aard van de elektriciteitsbusiness verschuift van het leveren van elektronen naar het leveren van “intellectrics” (intelligente energiediensten op basis van informatie en elektronen). Er ontstaat een digitale kenniseconomie, die de huidige maakeconomie naar de achtergrond dringt. Elektriciteit is in deze ontwikkeling de onmisbare voedingsader en het belang daarvan zal sterk toenemen. Maar tegelijkertijd moet de realisatie van een duurzame samenleving tot stand komen. En dat blijkt hand in hand te gaan met de bovengenoemde ontwikkelingen. Elektriciteit komt (qualitate qua) in toenemende mate van duurzame bronnen. Het Nederlandse aardgas zal echter een zeer belangrijke rol blijven spelen voor de energievoorziening. Het is onze diamant, waar we een briljant van kunnen en moeten maken door conversie van moleculen naar elektronen. De Roadmap geeft wegen aan hoe dat te doen. En achtergronden waarom we dat moeten doen, voor onze duurzame economie en een duurzamere samenleving. Een verslag van een bemoedigende ontwikkeling.

De bestemmingen en de initiatieven De wegenkaart geeft de verschillende technologisch begaanbare wegen aan om zonder te verdwalen over 25 jaar bij de voorlopige eindbestemmingen aan te komen. De kaart is geen routeplanner, hij bepaalt niet wat de beste route is. Snelwegen of binnenweggetjes hebben allemaal hun charme én hun minpunten. Waar we uiteindelijk uitkomen wordt bepaald door “een man, een plan en een ramp”. Wel prettig te weten wat we in zo’n situatie mogen verwachten en waar we op moeten anticiperen. Er zijn nog tal van nieuwe technieken en technologische doorbraken nodig om de werkelijkheid in overeenstemming te brengen met de wegenkaart. Voor een deel zal de markt deze technieken zelf ontwikkelen, voor een deel kan de overheid hier met initiatieven voor gerichte onderzoeksspeerpunten sturing aan geven. Dit decennium moet de focus liggen op: -Toepassing van vermogenselektronica voor de bewaking en de beheersing van elektriciteitstransport en distributiesystemen -Integratie van decentrale opwekking en lokale opslag in gemoderniseerde elektrische netten -Creëren van interactieve klantgestuurde dienstverlening en “intellectrics” -Versnelde inzet van biomassa bij groot- en kleinschalige elektriciteitsproductie -Versnelling onderzoek naar doorbraken in duurzame en nucleaire elektriciteitsopwekking -Versnelling onderzoek naar vergroting keten-efficiency en energie-efficiency door eindverbruikers in combinatie met elektriciteitsopslag De komende twee tot drie decennia zou gewerkt moeten worden aan: -Versnelde elektrificatie van de industrie- en transportsector voor meer efficiency, productiviteit en milieubescherming -Implementatie geïntegreerde energie- en communicatie-infrastructuur -De herintroductie van efficiënte, inherent veilige decentrale nucleaire opwekcapaciteit -Inzet robuuste elektriciteitsopslagsystemen op netwerkniveau om de betrouwbaarheid, flexibiliteit en kwaliteit van de elektriciteitslevering van elektriciteitsdiensten te vergroten -Efficiëntere, doelmatigere en goedkopere ontwerpen voor regionale dienstverleningsinfrastructuren voor energie, communicatie, transport en water

-3-

Om meer concreet invulling te geven aan deze speerpunten stellen de Roadmap deelnemers een zevental initiatieven voor. Nationale speerpunten -

Factor 4 initiatief, bedoeld voor comfortverhoging en energiebesparing van gebouwen en woningen door intelligente energievoorziening. Landelijk initiatief om in 7 jaar tijd de hoeveelheid energie en de emissies voor een standaard huis of gebouw te verlagen met een factor 4 door toepassing van nieuwe technologieën. Bijvoorbeeld decentraal geïnstalleerde trigeneratie met 60% rendement en elektrische warmtepompen met een COP >6 voor klimaatregeling in combinatie met nieuwe technologieën zoals energieopslag en terugwinning.

-

Het kringloop-sluiten initiatief, bedoeld om afval te transformeren in schone energie. Landelijk initiatief om in 2025 de afvalkringloop te sluiten door het ontwikkelen van een geïntegreerd masterplan, gevolgd door drie demonstratieprojecten in 2010. Dit project moet erin resulteren dat op termijn 50% van de kolen in de huidige centrales wordt vervangen door afval en dat schone biomassa centrales met hoog rendement worden gerealiseerd.

-

Het “source-to service” initiatief, bedoeld om in 20 jaar tijd bij een verdubbeling van de eindgebruikervraag naar energie de elektrificatiegraad in Nederland van 15% op 60% te brengen bij gelijkblijvend primair energieverbruik en afnemende CO2 emissie door integratie van de energie-infrastructuur en verschuiving naar elektrische eindenergiediensten.

Internationale speerpunten -

Het nucleaire Brayton initiatief, bedoeld om een inherent veilige, modulair bouwbare reactor met gasturbines te realiseren zonder afvalprobleem. Initiatief op wereldschaal om een tweetal typen gasgekoelde nucleaire reactoren in de 20-100 MW range te ontwerpen en te evalueren, geschikt om te bedrijven in de vrije markt en met een elektrisch rendement van meer dan 50%.

-

Het MEGA-netwerk initiatief, bedoeld om de kenniseconomie sterk te stimuleren door aanbieden van “intellectric” diensten. Europees initiatief om in 10 jaar tijd een geïntegreerd elektriciteit-/informatienetwerk te creëren dat grote hoeveelheden elektriciteit en informatie gelijktijdig kan verwerken en dat volledig elektronisch gestuurd en beheerst kan worden door elektromagnetische vermogenstechnologie, elektronica en “Wide Area Control and Protection“ technologie.

-

Het Noordzee Windfestival, bedoeld om de mogelijkheden van offshore windenergie uit te baten en tot realisatie te brengen. Noordwest Europees initiatief voor offshore windparken met gestandaardiseerde windturbines en funderingen in de 10+ MW range voor minder dan 500 Euro per kWe met gespecificeerde betrouwbaarheid, beschikbaarheid en onderhoudbaarheid. Opslagsystemen en elektriciteitsnetwerken moeten de geproduceerde elektriciteit geschikt maken voor integratie in het slimme Europese net, dat tevens via de nieuwe energie-eilanden naar de Noordzee moet worden uitgebreid.

-4-

Strategisch wereldwijd initiatief -

Het Sol-Alamos initiatief, bedoeld om in 5 jaar tijd doorbraaktechnologieën op het gebied van zonne-energie te realiseren en tot economisch aantrekkelijke producten om te zetten. Doel is om leidende experts en kenniscentra te integreren in een (virtueel) netwerk en een speerpuntprogramma te definiëren met realisatie binnen 5 jaar van enerzijds hoogefficiënte zonnecellen met een rendement van 40% (bijvoorbeeld voor mobiele toepassing) met een kostprijs van 0,50 Euro per Watt en anderzijds de ontwikkeling van een productietechnieken voor stationaire zonnepanelen met een integrale kostprijs van 0,05 Euro per geleverde kWh.

Wanneer Nederland er in slaagt om brede steun te verwerven voor de verwerkelijking van deze speerpunten en initiatieven, komt een duurzame samenleving eerst daadwerkelijk in het verschiet.

Het voortraject De liberalisering van de energiebedrijven in Nederland en Europa is in volle gang. Energiebedrijven zijn vol overgave bezig hun nieuwe vrijheid gestalte te geven. De overheid hecht sterk aan een welvarende en tegelijk duurzamere samenleving om klimaatveranderingen het hoofd te bieden. Dat vraagt van alle partijen veel creativiteit en doorzettingsvermogen.

kWh per hoofd van de

bevolking

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0

5000

10000

15000

20000

25000

BNP/hoofd (euro's)

Een significant en aanhoudend patroon van investering in zowel RD&D voor elektriciteit als in de elektriciteitsinfrastructuur is noodzakelijk voor de regionale en mondiale lange termijn economie, welvaart en welzijn, de kwaliteit van het milieu en de veiligheid. Er is immers een vrijwel lineair verband tussen het elektriciteitsgebruik en het bruto nationaal product per hoofd van de bevolking. Zoals in de figuur voor Nederland voor de periode 1945-2000 is weergegeven.

De boodschap die in deze wegenkaart centraal staat, is dat elektriciteit de weg vrijmaakt naar een meer duurzame energievoorziening bij een groeiende economische welvaart. De ervaring leert dat er een rechtstreekse relatie bestaat tussen de groei in het binnenlands product en het energiegebruik.

-5-

Een duurzamere samenleving gaat hand in hand met de keuze voor de beste kwaliteit en de hoogste efficiency. De hoogste efficiency en kwaliteit van welzijn, van materiaalinzet, van marktomstandigheden, van energieverbruik. Het is daarom van belang van begin af aan te kiezen voor de meest hoogwaardig vorm van energie en bij de verdere omzetting zo weinig mogelijk van die kwaliteit verloren te laten gaan. Niet alleen is elektriciteit de energievorm met de hoogste kwaliteit en efficiency, ook is elektrische energie als enige in staat een compleet portfolio aan energiebronnen, kleinschalig of grootschalig, tot zijn recht te laten komen. Opdat we als samenleving later geen spijt krijgen van verkeerde keuzes. Op dit moment is ongeveer 15 procent van alle energie die in Nederland gebruikt wordt afkomstig uit elektriciteit. Dat is laag, zelfs in vergelijking met landen om ons heen. Naast de elektrische route kan ook de waterstofroute in de toekomst belangrijk worden, vooral voor mobiele toepassingen met name omdat waterstof goede mogelijkheden biedt om energie op te slaan. Een energievoorziening waarbij elektrische energie, opslagsystemen en waterstof eensgezind samenwerken, lijkt de ideale combinatie voor een duurzamere samenleving. Of elektriciteit in de toekomst haar rol als enig realistisch alternatief voor een duurzame energievoorziening waar kan maken, hangt af van de kracht waarmee innovatieve strategieën ter hand worden genomen. Deze wegenkaart geeft de onmisbare en tegelijk meest kansrijke technologieën aan om de kwaliteit van het leven te verbeteren. Daarbij gaat het niet alleen om geleidelijke technische verbeteringen maar ook om technologische doorbraken en nieuwe strategieen. Tal van deskundigen die zich nauw betrokken voelen bij de uitdagingen waarvoor de samenleving de komende decennia staat, hebben zich daarom intensief gebogen over de wegen die naar een duurzamere en welvarender toekomst leiden. Deze wegenkaart voor elektriciteitstechnologie is daarvan het sprekende resultaat. Meer dan honderd betrokkenen uit industrie, energiebedrijven, instituten, universiteiten en belangengroepen hebben meegewerkt aan de samenstelling. KEMA heeft met hulp van het Amerikaanse onderzoeksinstituut EPRI voortdurend de coördinaten bepaald en zonodig bijgesteld. De financiële steun van Economische Zaken, TenneT en de productiebedrijven onderstreept de voortrekkersrol die deze partijen willen spelen.

De start De weg naar de eindbestemmingen heeft als startpunt de doelstellingen en toekomstscenario's van de overheid in een energiemarkt die liberaliseert en een samenleving die digitaliseert. De overheid wil met haar energiebeleid in versneld tempo een duurzame energievoorziening tot stand brengen onder concurrerende marktomstandigheden en bij een groeiende welvaart. En in een industriële samenleving die verandert van maakindustrie naar kennisindustrie.

-6-

120 100 Free trade

80

Ecology

60

Isolation Solidarity

40

Present

20 0

Import

Central

DG

Wind

PV

Elektriciteitsvraag in 2025 (TWh) en het aandeel van de verschillende energiebronnen hierin bij een “nettoimport”. De 4 scenario’s zijn vergeleken met de huidige situatie.

Het Ministerie van Economische Zaken heeft vier scenario's ontwikkeld die een beeld geven hoe de energievoorziening er in 2050 uit zou kunnen zien. Deze scenario's verschillen in de mate van globalisering en in de drang naar winstgevendheid. Dit leidt tot een situatie van vrijhandel, isolatie, solidariteit of ecologie.Terugredenerend van 2050 naar 2025 blijkt dat het elektriciteitsverbruik tot 2025 met zo'n 60-70 procent groeit. De grensoverschrijdende capaciteit zal met een factor 1,5 tot 2 groeien in drie van de vier scenario's om de importen mogelijk te maken. Door de ontwikkelingen in de elektriciteitsmarkt kan de productieovercapaciteit in het buitenland in de toekomst significant afnemen. Met een goede strategie om ons aardgas lokaal te converteren in elektriciteit kan een sterk toegevoegde waarde worden gecreëerd en de grensoverschrijdende capaciteit gebruikt gaan worden voor export. De centrale opwekkingscapaciteit die bij een netto import op een vergelijkbaar niveau zou liggen als nu, kan dan met 50 tot 200 procent toenemen. Decentrale opwekking stijgt fors en offshore windenergie neemt in drie van vier scenario's aanzienlijk toe, evenals de inzet van biomassa. Het aantal zonnecelsystemen neemt exponentieel toe maar hun bijdrage in kilowatturen blijft voorlopig relatief gering. Het gas- en elektriciteitnet zijn in 2025 onverminderd belangrijk voor transport en distributie. Eindverbruikers gaan steeds efficiënter met energie om door betere technologie en digitale sturing. Concreet monden deze scenario's uit in een situatie waarin het aandeel duurzame energie in 2020 op 10 procent ligt waarvan 120 PJ op het conto van biomassa komt en 2.200 tot 6.000 MW van offshore windenergie. Tegelijkertijd moet de uitstoot van CO2 in 2030 beperkt zijn met 120 Mton. De bijdrage van de binnenlandse opwekcapaciteit blijft rond het huidige niveau van 10.000 MW maar zou bij export met een factor 3 kunnen stijgen. Decentrale eenheden groeien met een factor 2 tot 3, waardoor hun capaciteit tussen de 6.000-19.000 MW komt te liggen. De grensoverschrijdende capaciteit varieert van 3.000 tot 6.500 MW. Innovaties blijven de leveringszekerheid garanderen en laten de energie-efficiency in de hele keten van opwekking tot eindgebruik jaarlijks met twee procent stijgen. Een duurzame energievoorziening staat of valt met de medewerking van marktpartijen. De energiesector acht zich verantwoordelijk voor een duurzame energievoorziening maar staat tegelijk voor de taak een gezonde bedrijfstak in stand te houden met alle dienstbaarheid aan de klanten van dien. Grootschalige opwekking blijft in de ogen van de producenten noodzakelijk en verdient zelfs uitbreiding uit oogpunt van efficiency en het voorkomen van te grote afhankelijkheid van het buitenland. In plaats van import zou de strategie ook kunnen zijn om extra elektriciteit binnen de landsgrenzen te produceren. De infrastructuur, de beschikbaarheid van brandstof en koelwater alsmede de aanwezige kennis over betrouwbaar produceren van zeer schone elektriciteit zijn allemaal elementen die zo'n

-7-

strategie mogelijk maken. De energieproducenten behoren tot de top van de wereld wat efficiency en schone productie betreft. De doelstellingen rond de bijdrage van duurzame energie kunnen zij in grote lijnen onderschrijven. Wat de uitstoot van kooldioxide betreft hebben zij de nodige bedenkingen gezien het mondiale karakter van dit probleem, dat om een mondiale aanpak vraagt. Anders dan bij de emissie van as, roet, NOx of SO2 zou de emissie van CO2 veel kosteneffectiever en efficiënter kunnen worden aangepakt door investeringen in bijvoorbeeld ontwikkelingslanden. Dit heeft tevens het voordeel dat er een effectieve transfer van technologie tot stand komt waardoor de kloof met ontwikkelingslanden kleiner wordt en de welvaart in die landen sterker stijgt als voorheen. Voor de leveringszekerheid voelt de sector zich evenzeer in hoge mate verantwoordelijk, zij het dat duidelijkheid rond regelgeving, verantwoordelijkheden en tarieven vereist is om deze verantwoordelijkheid waar te kunnen maken. Nederland staat al met al voor de uitdaging deze deels tegenstrijdige doelen -zekerheid van levering, welvaart, concurrentie, klantgestuurde dienstverlening en bescherming van het milieu-, tot een overtuigend en realistisch geheel samen te smeden. Deze wegenkaart geeft aan welke technologische wegen en strategieën er zijn om deze samenhang te bereiken. De technologieën volgen drie routes: aanbod, transport & distributie en gebruik.

Transitie naar een koolstofneutrale elektriciteitsproductie De Nederlandse elektriciteitsopwekking bestaat nu uit grootschalige kolen- en gasgestookte centrales en decentrale gasgestookte warmtekrachtopwekkers in een verhouding van ongeveer 70:30. Ruim 15 procent van het elektriciteitsverbruik wordt geïmporteerd. Kernenergie en duurzame energie nemen elk 3,5 respectievelijk 1,5 procent voor hun rekening. Onder invloed van milieubeleid en liberalisering verandert het karakter van de elektriciteitsopwekking ingrijpend. Vooral het verminderen van de uitstoot van CO2 legt een zware druk op de centrales die fossiele brandstoffen verbruiken. De liberalisering van de elektriciteitsmarkt staat min of meer haaks op deze ontwikkeling. De inzet van centrales is momenteel niet meer afhankelijk van de mate waarin ze het milieu ontzien of het hoogste rendement leveren, maar van hun bijdrage aan de winst. Concreet betekent dit op dit moment meer import van goedkopere (soms vuile) stroom uit het buitenland, achterblijvende investeringen vanwege de onzekerheid op de markt, minder inzet van warmtekrachtcentrales die een hoger overall rendement hebben en ,bij de huidige hoge gasprijs, van gasgestookte centrales. Om de groei in elektriciteitsgebruik op te vangen, is naar verwachting de komende 20 jaar in Europa elke week een nieuwe centrale van 500 MWe nodig. Interessant is de vraag waar deze nieuwe capaciteit moet komen, met welke schaalgrootte en met welke brandstoffen. Op dit moment lijkt er nog sprake van overcapaciteit. Zowel in Nederland als in Noordwest Europa. Wanneer Nederland in de toekomst in zijn eigen energiebehoefte wil blijven voorzien, zou in ons land meer nieuw vermogen geplaatst moeten worden. De vraag is actueel welk percentage import mogelijk is om een betrouwbare energievoorziening te kunnen blijven garanderen en voldoende controle te kunnen houden op het (mondiale) milieu. Uitgaande van het standpunt dat elektriciteit dicht bij de bron opgewekt zou moeten worden, zou Nederland ook uit kunnen groeien tot een elektriciteitsexporterende natie. De uitbouw van een hoogspanningsverbinding naar de windparken in de Noordzee en van een supergrid richting Oost-Europa passen in dit stramien. Een vergroting van de kennis over hoge gelijkstroomverbindingen te land en ter zee en over supergeleidende kabels zijn dan onmisbaar.

-8-

De overgangsweg Duurzame energie bestaat niet. Wanneer over een duurzame energievoorziening wordt gesproken, wordt meestal een koolstofneutrale productie van elektriciteit, arbeid of warmte bedoeld. Op weg daarnaar toe is het verminderen of voorkomen van kooldioxide uitstoot in de atmosfeer een logische tussenstap. Concreet betekent dit dat de overheid in het jaar 2030 de uitstoot met 30 procent verminderd wil hebben ten opzichte van 1990. De markt vraagt zich af of verwijdering in Nederland wel een wijze strategie is en of het tempo wel gelijke tred houdt vergeleken met de mondiale aanpak van de CO2-problematiek. Omdat CO2 een globaal probleem is moet de oplossing ook op globale schaal gezocht worden, zoals die met de voorstellen voor handel in kooldioxide inmiddels in gang is gezet. Een te grote nadruk op het verminderen van de uitstoot van kooldioxide-uitstoot in Nederland zou goedkopere en effectievere oplossingen uit het zicht kunnen laten verdwijnen. In 2025 zullen kolen, olie en gas nog altijd meer dan 80 procent van de energiebronnen voor elektriciteitsproductie in Nederland uitmaken. Om ook later nog voldoende keuzes te kunnen maken, is het raadzaam om bij de ontwikkeling van technologieën zomin mogelijk opties uit te sluiten en te streven naar een gebalanceerde portfolio van brandstoffen voor elektriciteitsproductie (duurzame energie, kolen, aardgas en kernenergie) en naar een gebalanceerd evenwicht van grootschalige en decentrale elektriciteitsopwekking. Omdat duurzame energie nog volop in ontwikkeling is zal hier de nadruk op moeten liggen. Er zijn drie hoofdwegen die naar klimaatvriendelijkere opwekking leiden: het verminderen van uitstoot, het voorkomen van uitstoot en het opvangen en opslaan van kooldioxide. I.

Verminderen

Technieken die de uitstoot van kooldioxide verminderen spitsen zich toe op het bijstoken van biomassa, schone kolentechnologie in kolencentrales en efficiencyverbeteringen en andere omzettingscycli in gasgestookte eenheden. Voor decentrale en lokale opwekking bieden nieuwe hoog-efficiënte technieken als mini- en microwarmtekracht, brandstofcellen en microturbines een interessant perspectief. Bijstoken biomassa Ondanks hun relatief grote bijdrage aan het broeikaseffect zijn kolencentrales van grote waarde voor het verminderen van de CO2-uitstoot. Kolencentrales lenen zich immers bij uitstek voor het bijstoken van biomassa en schoon afval. Om de doelstelling van 120 PJ biomassa/afval-inzet voor elektriciteitsopwekking in 2020 te halen moet ongeveer de helft van de daarvoor benodigde biomassa (10 Mton) worden geïmporteerd. Biomassa en afval kunnen op verschillende manieren worden bijgestookt. De snelste manier is om het materiaal direct of samen met de kolen te verbranden.

-9-

Het is ook mogelijk de biomassa eerst voor te behandelen en daarna te verstoken. De technieken hiervoor zijn reeds beschikbaar. Een derde optie is om biomassa eerst te vergassen of te verbranden in een aparte eenheid en het gas of de stoom vervolgens naar de centrale te leiden. Grootschalige vergassing in combinatie met moderne gasturbine-eenheden kan in 2010 een bewezen technologie zijn. Bij de Eemscentrale is een demonstratieproject in voorbereiding waarbij het biomassastookgas met aardgas wordt gemengd voordat het de STEG-eenheid binnengaat. Dit biedt een kosteneffectief perspectief en wellicht een tussenvorm naar een energiehuishouding die op waterstof is gebaseerd. De technische grenzen van het bijstoken van biomassa en afval staan nog niet vast. Het hoge vochtgehalte en verontreinigingen stellen technische beperkingen aan de inzet van deze brandstoffen maar deze zijn niet onoverkomelijk. Met het nodige onderzoek en ontwikkeling kunnen deze problemen worden opgelost waardoor een bijstookpercentage van 25 procent op termijn haalbaar moet zijn. Naar schatting kan tegen het jaar 2010 meer dan 20 procent van de kolen vervangen zijn door biomassa en afval. Tegen het jaar 2020 zou dan 800 MW van de kolencapaciteit kunnen dienen om biomassa bij te stoken. Schone kolen Kolen winnen als brandstof voor elektriciteitopwekking aan attractiviteit wanneer het elektrisch rendement van opwekking toeneemt en de uitstoot navenant afneemt. Verschillende schone-kolentechnologieën zijn op dit moment in verschillende stadia van ontwikkeling. Exemplarisch zijn zeer geavanceerde poederkooleenheden zoals de Ultra Super Critical Unit en de geïntegreerde KolenVergassing met SToom En Gascyclus zoals de KV-STEG in Buggenum. Dankzij dergelijke nieuwe technologieën komt het rendement op meer dan 50 procent te liggen. In 2012 kunnen zulke schone kolencentrales met meer dan 55 procent een bewezen technologie zijn. Samen met de vervanging van 20 procent van de kolen door biomassa komt de uitstoot van kooldioxide dan in de buurt van moderne gasgestookte centrales te liggen.

De KV-Steg in Buggenum

Gasgestookte centrales Het eerste decennium van deze eeuw brengen gasturbinefabrikanten goedkopere, gasturbines en STEG-eenheden met lage emissies op de markt. Een rendement van 60 procent is nu al stand der techniek. Om dit rendement te vergroten leggen zij het accent op hogere verbrandingstemperaturen dan wel op meerdere verbrandingsstappen. Voor hogere verbrandingstemperaturen zijn hoge temperatuurmaterialen in de maak voor turbineschoepen zoals keramische composieten. Naast deze stapsgewijze verbeteringen zijn voor een duurzamere opwekking fundamenteel andere conversietechnologieën essentieel. Gecombineerde cycli zoals een STEG met een cyclus om laagwaardige afvalwarmte te benutten of een gasturbine met een brandstofcel bieden een aanlokkelijk perspectief met rendementen die oplopen tot 70-80 procent.

-10-

Decentrale opwekking Grotere eenheden zullen langzaam maar zeker meer ruimte maken voor decentrale warmtekrachteenheden en trigeneratie eenheden waarin brandstof wordt omgezet in elektriciteit, warmte en water. In cijfers betekent dit voor Nederland een vergroting van de decentrale opwekking van 5.000 MWe naar 6.000 tot 19.000 MWe waarbij een verschuiving plaatsvindt van grotere naar een meer gebalanceerde portfolio met kleinere decentrale opwekkers. Lokale opwekking Meer kleine opwekkers impliceert dat in 2015 in de klasse 10-50 MWe goedkopere en eenvoudige installaties met een rendement richting 60 procent nodig zijn. Doorbraken zijn te verwachten in de combinatie van de nieuwe hoge temperatuur materialen en in een verschuiving van de droge gascyclus naar de natte cyclus (Humidified Air Turbines). Deze laatstgenoemde technologieën bevinden zich in het stadium van onderzoek en demonstratie. Micro opwekking In de komende 15 jaar is een spectaculaire vooruitgang bij kleinschalige opwekking te verwachten. Hoewel kleinschalige opwekkers in het algemeen minder efficiënt zijn dan grootschalige centrales, hebben ze het voordeel dat de elektriciteit, maar vooral de geproduceerde warmte, over minder lange afstand getransporteerd hoeven te worden. De technologische uitdaging zit in het verbeteren van het rendement en het verlagen van de kostprijs van deze installaties. Momenteel zijn (Stirling)verbrandingsmotoren van 0,3 tot 2 MWe voorhanden. Opkomende technieken zijn de brandstofcel-hybride-installaties van 0,420 MW die 65-70 procent efficiency beloven, kleine brandstofcellen van 1-300 kWe met 30 tot 50 procent efficiëntie en microgasturbines met een vermogen van 30-300 kWe en een rendement van 25-30 procent.

II.

Voorkomen

Een koolstofneutrale opwekking is natuurlijk de beste maar ook de moeilijkste weg. Het gaat dan enerzijds om de opwekking van elektriciteit uit duurzame energiebronnen als zon, wind, biomassa en water. Anderzijds om de elektriciteitsproductie uit fossiele en kernbrandstoffen zonder dat daarbij schadelijke stoffen vrij komen. De overheid legt de prioriteit bij de inzet van biomassa en windenergie als bron voor duurzame energie, aangezien deze bronnen het snelst een bijdrage leveren aan het verminderen van de CO2-uitstoot. Zon In theorie zijn fotovoltaïsche systemen de meest directe en efficiënte wijze om fotonenergie in elektrische energie om te zetten. Het geïnstalleerd vermogen zal de komende jaren

-11-

exponentieel toenemen. Op dit moment zijn ze door hun hoge kosten en lage rendement (ca 12-15%) in hun bijdrage aan de energievoorziening nog beperkt. De industrie werkt echter met man en macht aan andere materialen en productietechnieken waardoor rendementen fors zullen stijgen en de productiekosten zullen dalen. Veelbelovend is de ontwikkeling van de 3-lagen zonnecel (rendement 34%) en de rol-op-rol productietechnologie voor stationaire zonnecellen als dakbedekkingen, waardoor de kostprijs met een factor tien kan verminderen. Biomassa Biomassa is een minder efficiënte maar vanwege zijn substantiële bijdrage een zeer belangrijke bron van meer duurzame energie. Biomassa speelt in feite een dubbelrol in de koolstofketen door levering van energie bij elektriciteitsproductie en anderzijdse door absorptie van koolstof uit de lucht. Naar schatting zal in het jaar 2020 meer dan 1000 MWe aan zeer efficiënte gedecentraliseerde biomassacentrales in bedrijf zijn voor elektriciteitsopwekking. Waaronder vergassers op huishoudelijke en industrieel niveau. Veelbelovend is de toroidale fluid bedvergasser. Omdat met name kleinschalige stookgasreinigingstechnieken nog tijd nodig hebben om zich te bewijzen, zullen eerst na 2010 deze centrales gebouwd gaan worden. Wind De grote doorbraak voor wind ligt in offshore technologie omdat op zee meer ruimte en wind zijn dan op land. Voor land- en near-shore installaties spelen de NIMBY (Not In My Back Yard) en NIMEY (Not In My Election Year) principes een te grote rol om ontplooing van deze renewables tot zijn recht te laten komen. Scenario's houden 100 offshore windparken met een capaciteit van 2.200 tot 6.000 MWe voor realistisch. Nederland zou theoretisch in staat zijn om in de huidige energiebehoefte te voorzien met 38.000 MWe aan windturbinevermogen met een beschikbaarheid van 0,3 en zonder stand-by of geïnstalleerde reservecapaciteit. In de praktijk is dit onhaalbaar alleen al omdat hier kostbare zware elektriciteitsnetten voor nodig zijn en immense opslagsystemen. Om tot een haalbaar vermogen te komen is schaalvergroting en prijsverlaging noodzakelijk. Nu al kunnen windturbines van 5 MWe gemaakt worden. Een verbetering van 7 procent in prijs/prestatieverhouding per jaar moet haalbaar zijn. De huidige ontwerptechnieken voor windturbines en funderingen op land volstaan niet voor maritieme toepassingen. Om uiteindelijk op turbines van 10+ MW te komen zijn fundamenteel andere ontwerpen, fundaties, assemblage- en onderhoudstechnieken onontbeerlijk. Een N-W Europees consortium voor ontwerp, bouw en plaatsing van deze technologie lijkt wenselijk. Water De mogelijkheden voor waterkracht in Nederland zijn beperkt tot kleinschalige opwekking. Zonder vrijstelling van ecotax blijven de technische ontwikkelingen voor toepassing in Nederland op een laag pitje. In continentaal perspectief is waterkracht echter een uitstekend opslagmedium met korte responstijd en grote capaciteit. Nul-emissie Behalve opwekking uit hernieuwbare energiebronnen, komt op termijn ook de elektriciteitscentrale in het verschiet die geen schadelijke stoffen uitstoot. Dat vergt fundamentele technologische doorbraken. Een interessant strategisch concept is de ‘zeroemission’ elektriciteitscentrale met fossiele brandstoffen. Hierbij wordt een zeer efficiënte turbine gestookt met methaan in een superkritische CO2-drager, waarbij vloeibare kooldioxide ontstaat. Een andere doorbraaktechnologie is een stoomtechnologie waarbij biomassa, kolen of aardgas worden omgezet in zuivere C en H componenten, die een hoge temperatuurturbine passeren, waarna het kooldioxide eenvoudig van het water gescheiden wordt. Als hoge temperatuur turbines beschikbaar komen, kan het rendement tot meer dan 60 procent stijgen. Een derde veelbelovend concept is de zero emissie kolencentrale. Hierbij worden kolen, magnesiumsilicaatrijke mineralen en lucht verwerkt tot elektriciteit,

-12-

magnesiumcarbonaat, zand en water. De sleuteltechnologieën vormen de hydrovergasser, de CaO-reformer, het calcineersysteem en de vastoxide brandstofcel. Deze techniek, die in 2020 rijp moet zijn, belooft een overall rendement van 70 procent. Op de langere termijn is de overgang van aardgas naar waterstof een optie. Deze waterstof kan geproduceerd worden uit duurzame, nucleaire en fossiele brandstoffen. Brandstofcellen lijken daarbij de beste conversietechnologie. Hoewel van geen van deze technologieën is te garanderen dat ze succesvol zijn, zou ze ontkennen een gemiste kans zijn.

Kernenergie In het rijtje van koolstofneutrale opwekking hoort ook kernenergie thuis. Kernenergie kan alleen tot ontplooiing komen met een politiek en maatschappelijk draagvlak. De overheid sluit niet uit dat de komende 30 jaar nucleair vermogen in bedrijf wordt genomen, mits de problemen met kernafval en veiligheid zijn opgelost en mits de klant koopsignalen uitzendt voor kernstroom. Grootschalige watergekoelde centrales hebben hun langste tijd gehad: te groot om te passen in de groei, te laag rendement en te lange bouwtijd om in een vrije markt economisch aantrekkelijk te zijn. Nieuwe kleinschalige inherent veilige eenheden komen in hun demonstratiefase zoals de Pebble Bed Modular Reactor met een vermogen van 20-100 MW. Met het oog op bescherming tegen terroristische aanslagen en rampen lijken decentrale ondergrondse kernreactoren op termijn aantrekkelijk. Een bijdrage aan het oplossen van het kernafval vormt de transmutatie van langlevende radioactieve isotopen in kortlevende of stabiele isotopen. III.

Opvangen en opslaan

Zo lang niet alle energie koolstofneutraal opgewekt kan worden, kan opvang en opslag een bijdrage leveren aan de doelstellingen van Kyoto en Bonn. Het verwijderen van kooldioxide uit de rookgassen van bestaande elektriciteitscentrales is de meest nabije toekomst een mogelijke maar ook kostbare mogelijkheid. Op beperkte schaal wordt dit commercieel toegepast voor de productie van zuiver kooldioxide in de levensmiddelenindustrie. Voor nieuwe eenheden bieden in de toekomst een KV-STEG met stookgas-omzetting in waterstof alsmede grootschalige brandstofcellen, beide met CO2-verwijdering, de meest kosteneffectieve oplossingen. Deze … Lege gasvelden en waarschijnlijk ook kolenmijnen, bieden de beste opties voor CO2-opslag in Nederland, echter voor een beperkte periode van 50 tot 200 jaar. Een stevig committment van overheid, samenleving en milieuorganisaties is hiertoe vereist. Voor koolstofverwijdering moet het complete logistieke- en veiligheidsconcept op korte termijn ontwikkeld en gedemonstreerd worden. In het licht van de groeiende internationale belangstelling voor dit

-13-

onderwerp, lijkt het niet meer dan logisch internationale activiteiten te combineren en samen te werken bij de oplossing hiervan. Maar CO2 afvangst en opslag is een mijl op zeven! Of deze…. Een minimale opslag van 1000 miljard ton is wereldwijd deze eeuw nodig om de CO2concentraties binnen de norm van 550 ppm te houden. Dat is jaarlijks 10 miljard ton. In theorie lenen lege aardgasvelden, verlaten kolenmijnen en andere geologische formaties zich om kooldioxide op te slaan, zij het voor een beperkte periode van 50 tot 200 jaar. Ook het vastleggen in kalk is op termijn een optie. Kunstmatige opslag is echter kostbaar en energie-intensief. Bovendien moeten nog veel milieutechnische, logistieke, veiligheids- en chemische vragen worden opgelost. De natuur zelf slaat jaarlijks maar liefst 60 miljard ton aan kooldioxide op. De totale stroom kooldioxide naar en van de biosfeer is ruwweg 10 keer groter dan de hoeveelheid kooldioxide die de mensheid produceert. De bossen en vegetatie in de wereld zijn de belangrijkste troef in het beheersen van het klimaatprobleem. Berekeningen wijzen uit dat 5x 108 hectare nieuw bos de kooldioxideconcentratie in de atmosfeer kan stabiliseren. Gezien de efficiëntere opslag door de natuur zelf is het raadzaam vooral ook te investeren in biologisch/genetisch georiënteerd onderzoek. Dank zij de zonneenergie wordt via een korte cyclus CO2 weer omgezet in brandstof en zuurstof. Deze optie is derhalve verre te prefereren boven de vorige.

Wegwerkzaamheden voor betrouwbare netten De weg naar een duurzame toekomst is onbegaanbaar zonder het transport van elektriciteit van opwekking naar eindgebruiker. In de loop der jaren is het elektriciteitsnet uitgegroeid tot een zeer complex systeem waarin vraag en aanbod op elk moment precies op elkaar moeten aansluiten zonder gebruik te kunnen maken van (langdurige) opslag. Het Nederlandse elektriciteitsnet maakt deel uit van het Europese koppelnet. Vijf verbindingen zorgen voor de koppeling met het buitenland. De betrouwbaarheid van het Nederlandse net is daarom mede afhankelijk van de situatie in de rest van Europa. Het Nederlandse net is aangelegd in een tijd dat alleen grote centrales elektriciteit opwekten. Het 220 en 380 kV net diende om de betrouwbaarheid van de energievoorziening te vergroten en de benodigde reservecapaciteit tot een minimum te beperken. Via een steeds fijnmaziger distributienet kwam de elektriciteit in bedrijven en huishoudens terecht. Dit net is qua structuur niet per definitie geschikt voor de overgang naar een duurzame energievoorziening. De samenleving verwacht dat elektriciteit elke dag op elk moment en elke hoeveelheid tegen betaalbare prijzen beschikbaar is. Dat betekent dat de betrouwbaarheid en kwaliteit van de stroomvoorziening veel aandacht moeten krijgen, te meer omdat de relevantie daarvan snel toeneemt. De toename in decentrale en duurzame opwekking en de liberalisering van de energiemarkt trekken in combinatie met de opkomst van een kenniseconomie en de groei in het energiegebruik een zware wissel op het elektriciteitsnet. Het elektriciteitsnet in Nederland is met een gemiddelde onderbrekingsduur van 27 minuten in 2000 een van de betrouwbaarste systemen ter wereld. Om dat in te toekomst ook zo te houden, verdient de leveringszekerheid wel de nodige aandacht. De stijging van het aantal decentrale, duurzame en kleinschalige opwekeenheden laat het elektriciteitsnet namelijk niet ongemoeid. Meer invoedingspunten betekent immers dat het steeds complexer wordt om vraag en aanbod in balans te houden, zeker als het geleverde vermogen fluctueert zoals bij wind en zon het geval is. Hoewel zon en wind meestal maar een derde tot een tiende van de tijd het maximum vermogen leveren, moet het elektriciteitsnet wel in staat zijn pieken en dalen op te vangen. Het is de vraag of de huidige hiërarchische opbouw van het net en het eenrichtingsverkeer hier wel het meest geschikt

-14-

voor zijn. Een aandeel van 10 tot 20 procent hernieuwbare bronnen kan het net eenvoudig opvangen, daarboven wordt het problematisch. Ook de liberalisering doet zijn invloed gelden. De vrije markt heeft geleid tot een splitsing in aanbod, levering en transport. De vrije toegang tot de netwerken maakt de besturing van gekoppelde netten complexer. Opwekkers zijn in principe vrij zich op elk willekeurig punt aan het netwerk te koppelen, ook op plekken waar de belasting of transportcapaciteit dat niet toelaat. Ook zijn producenten vrij om die centrales in te zetten die op dat moment het meest economisch stroom kunnen produceren en niet de centrales die het handhaven van de balans vereenvoudigen. In een concurrerende markt zijn leveranciers daarnaast in de eerste plaats geïnteresseerd in het leveren van energie tegen een zo gunstige mogelijke prijs. De klant is koning. Op dit moment liggen de elektriciteitsprijzen in de buurlanden lager dan in Nederland. Het gevolg is dat de leveranciers de importcapaciteit volledig benutten. Ooit uitsluitend bedoeld om elkaar te helpen, krijgt het grensoverschrijdende koppelnet nu steeds meer een doorvoerfunctie. En daar is het net niet voor ontworpen. Inmiddels wordt meer dan 15 procent van de gevraagde elektriciteit geïmporteerd. De afgelopen jaren is de hoeveelheid bulkpower over het hoogspanningsnet toegenomen van 'nul' in de jaren '80 naar ruim 18.000 GWh nu. Dat betekent niet alleen dat er méér stroom over het net getransporteerd wordt maar ook over langere afstanden, met alle gevolgen voor de netstabiliteit en de belasting van dien. Dat kan een bedreiging vormen voor die systemen die tegen de grens van hun benuttingcapaciteit aanzitten. Een grote storing kan een domino-effect van storingen en uitval veroorzaken. Daar komt bij dat de netbeheerders door de toezichthouder gehouden zijn aan efficiencyverbetering en ze voor grote investeringen eerst toestemming moeten krijgen. De eindverbruikers komen in een vrije energiemarkt steeds meer centraal te staan en weten hun wensen ook steeds duidelijker kenbaar te maken. De opkomst van intelligentere huizen en vergrijzing van de bevolking betekent niet alleen een toenemende vraag maar ook behoefte aan een hogere leveringszekerheid en kwaliteit.

Belangrijkste Europese internetknooppunten

-15-

Sommige sectoren groeien explosief, met name de ICT-sector. Deze bedrijfstak heeft de neiging zich te concentreren in bepaalde regio's, die niet altijd binnen de natuurlijke grenzen van het elektriciteitssysteem vallen. Deze sector is extreem afhankelijk van een betrouwbare energievoorziening. De geïntegreerde netten route De elektriciteitssector staat voor de taak om de stabiliteit van het net als geheel veilig te stellen en klanten voldoende betrouwbaarheid te bieden. Daartoe komen een aantal technologieën in aanmerking, die een breuk betekenen met de bestaande werkwijze. Het is voor een netbeheerder namelijk lang niet altijd economisch haalbaar om de netcapaciteit uit te breiden door dikkere kabels of hoogspanningslijnen aan te leggen of om extra transformatorstations te plaatsen, zoals vroeger de praktijk was. Nog afgezien van het ruimtegebrek ondergronds en de horizonvervuiling bovengronds. Het huidige openbare elektriciteitsnet kan de hoge eisen die de digitale economie stelt nooit waarmaken maar dat hoeft ook niet. Kritische industriële processen en de zakelijke dienstverlening vragen een betrouwbaarheid van minder dan drie seconden uitval per jaar. Dat zou naar schatting een investering van 1000 euro per af te leveren kWh in het elektriciteitsnet vragen. Het is daarom realistischer juist in die delen van het net deze betrouwbaarheid te leveren waar het echt nodig is én waar men bereid is daarvoor te betalen.

betrouwbaarheid

99.9999999

on-chip computer-netwerk data-hotel

99.9999 premium-park 99.99

publiek net

service “area” Differentiatie in betrouwbaarheid voor verschillende klantengroepen

De oplossing ligt derhalve in een differentiatie tussen klantgroepen. Bedrijven die een hoge betrouwbaarheid vragen kunnen zich bijvoorbeeld vestigen in zogenaamde Premium Power Parks met een extreem hoge betrouwbare stroomvoorziening. Samen met de investeringen die het bedrijfsleven zelf kan doen om spanningsonderbrekingen en dips op te vangen, zoals ‘uninterruptable power supply’ (UPS)-systemen en andere noodvoorzieningen, moet dit voldoende zijn om ook in de toekomst voldoende zekerheid en kwaliteit te waarborgen.

-16-

Daarnaast is het zaak de bestaande capaciteit beter te benutten. Daarbij verdient toepassing van de vermogenselektronica de hoogste prioriteit. Vermogenselektronica combineert een grotere benuttinggraad aan een betere bestuurbaarheid van energiestromen en stabiliteit van het net. Vermogenselektronica componenten worden in het buitenland al toegepast. Een elektriciteitsnet in een duurzame samenleving vraagt bovendien om tijdelijke opslag. Heden ten dage wordt elektriciteit slechts in geringe mate opgeslagen omdat de technieken nog niet economisch ingezet kunnen worden of zich nog in een ontwikkelingsstadium bevinden. Binnen tien jaar zal niettemin grote behoefte ontstaan aan tijdelijke opslagsystemen om ook in een onberekenbare markt vraag en aanbod op elkaar af kunnen blijven stemmen. Tijdelijke opslag van elektriciteit in batterijen, condensatorbanken of vliegwielen komt tevens de kwaliteit van de spanningshuishouding ten goede en kan het gebruik van warmte en elektriciteit optimaliseren. Het is daarom zaak opslagsystemen te ontwikkelen die kosteneffectief zijn en om de locaties vast te stellen waar opslag het meest zinvol is. Door de liberalisering en de groei in decentrale opwekkers neemt de complexiteit van het net toe. Lokale opwekking geeft tot op zekere hoogte meer flexibiliteit. Grotere complexiteit is beter lokaal te regelen en te voorspellen dan vanuit een centraal bedieningsstation. Decentrale opwekkers vlak bij de eindgebruiker verminderen bovendien de behoefte aan investeringen in transport- en distributienetten en beperken energieverliezen. Dit betekent wel dat het midden- en laagspanningsnet energiestromen in beide richtingen moet kunnen transporteren. Het is daarbij van belang de interactie tussen decentrale opwekking en het bestaande distributiesysteem nog beter te leren begrijpen en beheersen alsmede een controlesysteem en voorspellingsmethode te ontwikkelen voor elektriciteitsnetten met veelzijdige decentrale en centrale opwekking. Om aan de hogere eisen van de consumenten en industrie tegemoet te komen is het aantrekkelijk om elektriciteitsdistributie en kennisnetwerken te integreren tot een intelligent elektrisch netwerk. Dit maakt immers een groeiende verscheidenheid van producten en diensten rondom energie, informatie en andere netwerkdiensten mogelijk. Hetgeen weer ten goede komt aan comfort, veiligheid, privacy en ontspanning van de consument en aan het stroomlijnen en kosteneffectiever maken van industriële en dienstverlenende processen. Deze netwerken moeten een maximale flexibiliteit leveren, beheersbaar zijn en optimaal tegemoet komen aan eisen van eindgebruikers. Zo ontstaan in stedelijke gebieden klantgestuurde netwerken van kleine industrieën en dienstverleners met grote aantallen decentrale opwekkers die zich gedragen als zelfvoorzienende subsystemen. Deze zogeheten energiewebs of virtuele energiebedrijven bestaan uit onderling verbonden, actieve en autonome maar communicerende intelligente componenten in het elektriciteitsnet. Wanneer zulke virtuele energiebedrijven in de economie zijn opgenomen kunnen ze de weg banen voor innovatieve technologieën in de hele keten: decentrale opwekking op de juiste plaats, energieopslagsystemen, intelligente controlesystemen en power quality op maat. Op het niveau van de klant betekenen dergelijke klantgestuurde netwerken goedkope elektronische meters met interactieve en intelligente communicatiemogelijkheden en meer geavanceerde technologie om gecombineerde utiliteitsdiensten mogelijk te maken. Fysiek betekent deze integratie van nutsfuncties het ontwikkelen van een zogeheten 1-buis technologie. De combinatie van gelijkstroomkabels met hoofdgasleidingen in de Noordzee, het inbouwen van communicatiekabels in gasnetwerken en datatransmissie over bestaande elektriciteitsnetwerken, het combineren van infrastructuur in huizen, zijn speerpunten voor onderzoek teneinde technische barrières te slechten. De verwachting is dat men dank zij boortechnieken uit de olieindustrie omstreeks 2005 in staat zal zijn om tunnels met een diameter van 2,5 meter op economisch verantwoorde wijze aan te leggen. Deze nieuwe

-17-

tunnels kunnen dienen als geïntegreerde corridors voor elektriciteit, communicatie en goederentransport.

Onderweg naar energie-efficiency Het energiegebruik in industrie, zakelijke dienstverlening, transport en huishoudens vertoont sinds jaar en dag een stijgende lijn. Sinds 1985 is het energiegebruik met 22 procent toegenomen, het elektriciteitsverbruik steeg met bijna 50 procent. De industrie neemt 40 procent van het primaire energieverbruik voor haar rekening, de transportsector is goed voor 20 procent en huishoudens voor zo'n 16 procent. De energiezuinige hoofdweg Het energiegebruik stijgt tot op heden evenredig met het BNP en dat impliceert dat ook de komende 25 jaar het energiegebruik naar verwachting navenant zal groeien. Deze groei zal voor een belangrijk deel op het conto komen van consumenten. De ouder wordende bevolking zal meer en meer stroom vragen voor bewakings- en medische systemen, terwijl algehele behoefte aan comfort evenzeer zal groeien. De energiebedrijven in een vrije markt zullen de kans niet laten liggen om deze behoeftes te vervullen. Daarnaast doordringen digitale technieken alle lagen van de samenleving. Deze apparatuur is niet ontworpen om energiezuinig te zijn maar durft wel hoge eisen te stellen aan de kwaliteit van de energievoorziening. Ook het verkeer en vervoer neemt de komende jaren naar verwachting verder toe zonder dat de beschikbare infrastructuur daarmee gelijke tred kan houden. Verkeer en vervoer zijn echter zeer inefficiënte energieverbruikers. De beschikbare energie zal beter benut moeten worden om een stap te maken in de richting van een duurzamere samenleving. Elektrische systemen met energiezuinige processen zijn daarbij niet slechts een optie maar een noodzaak. De toepassing van elektrische energie kan namelijk zeer significante energiebesparingen opleveren. Een winst met een factor twee is mogelijk, zelfs met de huidige technologie door energieketens en infrastructuren te integreren en door een verschuiving naar elektrische eindgebruikerstechnologie te bewerkstelligen. Hierdoor kan de toename in het energiegebruik worden opgevangen zonder een groter beroep te hoeven doen op primaire energiebronnen en zonder het milieu zwaarder te belasten. De industrie is de afgelopen decennia al veel energie-efficiënter gaan werken door beter rekening te houden met het kwaliteitsaspect van energie. De benchmark waaraan veel industrietakken zich hebben geconformeerd om tot de wereldtop te (blijven) behoren vereist technologische doorbraken om deze belofte waar te maken. Er valt nog de nodige winst te behalen in het energiezuiniger maken van (digitale) apparatuur en processen. Ook verwarmingsprocessen met warmtepompen, verdampingsprocessen met mechanische damprecompressie, nieuwe droogprocessen en het benutten van lage temperatuur afvalwarmte werken zeer energiebesparend. In huishoudens wordt bijna de helft van de energie gebruikt voor verwarming. Het inzetten van warmtepompen in plaats van HR-ketels kan daarom tot substantiële energiebesparingen leiden. Technologie voor het opwekken van elektriciteit, warmte en water in woningen of wijken ligt binnen bereik. Brandstofcellen moeten in staat worden geacht om een elektrische efficiency van 60 procent te bereiken. Warmtepompen hebben nu nog een beperkte efficiency maar ook hier zit potentie in, zeker bij de combinatie met warmteopslag of omkering van het proces voor koeling. Een stijging van de COP-werkingsgraad van 3 naar 6 lijkt op handen.

-18-

Blik op de weg Als er een bedrijfstak is waar significante besparingsmogelijkheden voor energieverbruik en emissies noodzakelijk en haalbaar zijn, is het wel de verkeer- en vervoersector. Duurzaamheid vraagt om minder en efficiënter transport maar ook om een verminderde afhankelijkheid van olie. De uitdaging voor logistieke keten zit in de elektrificatie, automatisering en innovatieve transportconcepten op de weg en het spoor. Brandstofdiversificatie die heel goed realiseerbaar is via een tussenomzetting in elektriciteit kan helpen om de vraag naar aardolie en afgeleide producten te verminderen. Elektrische aandrijving en voortstuwing verbetert de energie-efficiency en kan een reductie van broeikasgassen met een factor twee betekenen. Met name voor binnenstedelijk vervoer en geleid transport biedt dit een aantrekkelijk perspectief. Door het toepassen van meer intelligentie kan ook de efficiency van het bestaande elektrisch vervoer sterk omhoog. In de huidige verbrandingmotor van auto’s wordt een groot deel van de olie omgezet in laagwaardige warmte. Elektrisch transport lijkt daarom eerder een noodzaak dan een optie om duurzame ontwikkelingen in de transportsector te versterken. De automobielindustrie heeft daarom alle reden om de brandstofcel voor auto's te ontwikkelen. De ontwikkeling daarvan heeft ook zijn weerslag op stationaire toepassingen. De verwachting is dat omstreeks 2025 de meeste nieuwe auto's veel zuiniger zijn. Elektrische, hybride en met brandstofcellen aangedreven automobielen zullen tegen die tijd concurreren op de automarkt. Ook aandrijfsystemen met waterstof als brandstof bieden een duurzame en emissievrije oplossing.

Samen op weg De wegenkaart voor elektriciteit is in ruwe vorm gereed. Wanneer Nederland er in slaagt om met brede steun van bedrijfsleven en kennisinstituten een duurzame strategie handen en voeten te geven, komt een duurzamere samenleving een stap dichterbij. Er is een belangrijke rol weggelegd voor de overheid en de EU in het stimuleren van consortia, partnerschip en samenwerking met de private sectoren voor het bevorderen van een verbeterd wereldenergiesysteem voor 2025 en daarna. Als deel van deze gezamenlijke inspanning zijn extra fondsen gewenst voor fundamenteel onderzoek aan universiteiten en research instituten, ontwikkelingsfondsen voor realisatie van nieuwe producten en systemen en voorts nieuw “bottom-up” leiderschap in de private sector voor het op korte termijn commercialisering van ontwikkelingen. Daarbij moet heel pragmatisch worden gekeken naar mogelijkheden om met de nieuwe ideeën business te genereren. Wanneer een gedachte of trend niet is om te zetten in een business proces met industriële participatie is het ten dode gedoemd. Er dienen economische drijfveren te zijn die de uiteindelijke klant ook daadwerkelijk tot bestelling doen overgaan. De rol van de overheid kan eruit bestaan om de juiste incentives te bedenken en in het daarop volgende proces te faciliteren en te katalyseren. Voorwaarde daarbij is wel dat zowel overheid, industrie en klanten innerlijk overtuigd zijn van de juistheid van de gekozen doelstelling en de te volgen route naar dat doel. Het is dan ook noodzakelijk de Roadmap met de top van de industrie te bespreken.