Potentieel studie hernieuwbare energie 2030 in Vlaanderen

Transcriptie

1 Rapport Potentieel studie hernieuwbare energie 2030 in Vlaanderen Jan Duerinck, Wouter Wetzels, Erwin Cornelis, Ils Moorkens, Pieter Valkering Studie uitgevoerd in opdracht van het Vlaams Energieagentschap (VEA). 2014/TEM/R/ 36 Juni 2014

2 Alle rechten, waaronder het auteursrecht, op de informatie vermeld in dit document berusten bij de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek NV ( VITO ), Boeretang 200, BE-2400 Mol, RPR Turnhout BTW BE De informatie zoals verstrekt in dit document is vertrouwelijke informatie van VITO. Zonder de voorafgaande schriftelijke toestemming van VITO mag dit document niet worden gereproduceerd of verspreid worden noch geheel of gedeeltelijk gebruikt worden voor het instellen van claims, voor het voeren van gerechtelijke procedures, voor reclame of antireclame en ten behoeve van werving in meer algemene zin aangewend worden

3 Verspreidingslijst VERSPREIDINGSLIJST Vlaams Energieagentschap (VEA) I

4 Samenvatting SAMENVATTING Situering en methodologie In het actieplan heeft de EU een doelstelling geformuleerd om tegen 2020 in Europa 20% van het energieverbruik op hernieuwbare wijze te produceren. Voor België werd een doelstelling geformuleerd van 13% hernieuwbare energie. In januari 2014 heeft de Europese Commissie voorstellen gedaan voor de grote lijnen voor het klimaat- en energiebeleid tot Daarin wordt voor de EU een globale doelstelling van 27% hernieuwbare energie voorgesteld, evenwel zonder concrete doelstellingen te formuleren voor de individuele lidstaten. Binnen dit Europese kader werkt Vlaanderen een Actieplan Hernieuwbare Energie 2030 uit om te bepalen welke bijdrage Vlaanderen kan leveren om deze globale doelstelling te realiseren. In deze studie onderzoeken we het hernieuwbare-energie potentieel. Hierbij houden we zoveel mogelijk rekening met de interacties in het energiesysteem, de inpasbaarheid van intermitterende energiebronnen, capaciteitsbeperkingen, economische overwegingen en de inkadering van dit onderzoek in een lange termijn visie. We hebben met het Belgische TIMES model scenario s ontwikkeld waarbij hernieuwbare doelstellingen worden opgelegd voor 2030, 2040 en In het LOW scenario en het LSHE scenario is voor 2030 een doelstelling van 20% vooropgesteld. In het MEDIUM en HIGH scenario is dat respectievelijk 25 % en 30 %. De lange termijn visie komt tot uitdrukking in de hernieuwbare doelstellingen die voor 2050 worden opgelegd. Deze variëren van 60% tot 85%. Om de additionele kosten van deze scenario s in kaart te brengen maken we gebruik van een referentie-scenario waarin geen hernieuwbare doelstellingen worden vooropgesteld. Figuur 1 Doelstellingen voor het aandeel hernieuwbare energie per scenario II

5 Samenvatting Het TIMES model zoekt uit op welke wijze de hernieuwbare doelstellingen op de goedkoopste wijze kunnen worden gerealiseerd en bekijkt daarbij het hele traject. Dit garandeert dat de oplossingen die voor 2030 worden geselecteerd kaderen in de lange termijn doelstellingen. Daarbij moet aan een aantal nevenvoorwaarden worden voldaan. De eerste is dat op elk moment aan alle eindsectoren voldoende energie moet kunnen geleverd worden. Concreet wil dit zeggen dat ook op een windloze en ijskoude winterdag voldoende energie moet kunnen geleverd worden om de industrie, de diensten en de landbouwsector te laten draaien, te voldoen in de energiebehoeften van de gezinnen en de private en publieke transportsector normaal te laten functioneren. Een tweede soort beperkingen heeft betrekking op de beschikbaarheid van hernieuwbare energiebronnen. Voor 2050 zijn deze gebaseerd op literatuurgegevens. 1 Voor 2020 tot 2040 werden hiervoor groeipaden ontwikkeld die rekening houden met diverse aspecten. Tabel 1 Beperkingen aan de groei van hernieuwbare energie in België voor alle scenario s Aard van de beperking Wind op land Max. capaciteit in GW e 2,26 5, Wind op zee Max. capaciteit in GW e Biomassa Max. energie in PJ Geothermie Max. capaciteit in GW th 0,040 0,4 4 8 Zon-PV Max. capaciteit in GW e 5 10, TIMES simuleert investeringen in energie-installaties en beslissingen over de bediening van deze installaties. Het model kan zelf alle beslissingen nemen en gaat daarbij uit van perfecte competitie en een gekende toekomst. De resultaten van het model worden dus niet noodzakelijk door de markt gerealiseerd, maar geven inzicht in wat de ideale mix van technologieën is gegeven de scenario-uitgangspunten. Resultaten scenario s Het fossiele energieverbruik ligt in alle scenario s minimaal 27% lager dan in het referentiescenario. Er valt op dat er vrijwel geen variatie is in de bijdrage van windenergie. Het model kiest er voor om de potentiëlen voor windenergie, zowel op zee als op land, in 2030 vrijwel volledig in te vullen. Een hoger aandeel zon-pv komt enkel voor in het meer ambitieuze HIGH scenario. In alle scenario s vindt er nog een sterke groei van zon-pv plaats na De grootste verschillen tussen de scenario s bestaan voor biomassa. Blijkbaar is biomassa de marginale hernieuwbare energiebron. Geothermie heeft in 2030 nog een beperkt aandeel in het totale primair energieverbruik, maar omgevingswarmte wordt wel al op grote schaal toegepast. De benutting van omgevingswarmte met elektrische warmtepompen past goed in een scenario met veel hernieuwbare elektriciteitsopwekking. In 2030 ligt het totale bruto binnenlands energieverbruik minimaal 15% lager dan in het referentiescenario, maar dit is vooral het resultaat van boekhoudkundige conventies en niet van additionele energiebesparing. 1 De zelfde limieten worden in de studie Towards 100% renewable energy in Belgium by 2050 toegepast. III

6 Samenvatting Tabel 2 Scenarioresultaten voor het primair energieverbruik in 2030 Primair energieverbruik in 2030 (in PJ) REF LOW MEDIUM HIGH LSHE Fossiel Biomassa Geothermie 0,0 0,1 6,4 6,4 0,4 Omgevingswarmte Wind op zee Wind op land Zon-PV Import elektriciteit Totaal De sector die in deze scenario s de grootste transformatie ondergaat is ongetwijfeld de elektriciteitssector. Het aandeel hernieuwbare elektriciteit is in 2030 bijna 60% in alle scenario s. Er zijn meerdere elementen die dit resultaat helpen verklaren. Ten eerste bestaat er een aanzienlijk potentieel voor technologieën voor hernieuwbare elektriciteitsopwekking met name wind en zon-pv. Ten tweede zullen in 2030 alle kerncentrales gesloten zijn en zullen er bovendien nog een aantal fossiele centrales moeten vervangen worden. Dit schept opportuniteiten. Een keuze voor meer fossiele centrales zou immers impliceren dat deze in de opgelegde trajecten vroegtijdig moeten gesloten worden. Tabel 3 Scenarioresultaten voor de elektriciteitsproductie volgens technologie in 2030 Elektriciteitsproductie volgens technologie in 2030 (in TWh) REF LOW MEDIUM HIGH LSHE Fossiel 53,2 34,4 34,0 33,8 35,0 Biomassa 3,1 2,6 2,6 2,6 2,6 Geothermie 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Zon-PV 4,3 4,3 4,4 7,0 4,3 Wind op zee 7,0 27,4 27,9 28,1 27,3 Wind op land 10,4 11,8 11,8 11,8 11,8 Totaal 78,0 80,3 80,7 83,3 80,9 % hernieuwbaar 32% 57% 58% 59% 57% Kosten en investeringen Een hernieuwbaar energiesysteem is kapitaalintensiever dan een systeem gebaseerd op fossiele brandstoffen. De investeringskost is dan ook de belangrijkste component in het kostenplaatje. In 2030 zou de investeringskost 1,6 miljard tot 3,6 miljard euro per jaar bedragen. Onder investeringskost wordt hier verstaan de afschrijvingen en de bijhorende interestlasten, gerekend IV

7 Samenvatting met een reële interestvoet van 4%. De inschatting van de totale kosten in 2030 bedraagt tussen 0,4% en 0,8% van het geraamde bruto binnenlandse product. Tabel 4 geeft de verschillen in kosten weer ten opzichte van het referentiescenario. Tabel 4 Scenarioresultaten voor de componenten van de systeemkost in 2030 ten opzichte van het referentiescenario Componenten van de systeemkost in 2030 (miljoen euro) LOW MEDIUM HIGH LSHE Investeringskost Variabele kosten Vaste kosten Brandstoffen Totaal % BBP 0.36% 0.53% 0.76% 0.40% Om deze scenario s te realiseren moet tussen 2014 en 2020 jaarlijks 364 tot 685 miljoen extra geïnvesteerd worden. In de periode 2021 tot 2030 zouden de jaarlijkse extra investeringen 2 tot 5 miljard euro bedragen, of 0,4 tot 1,1 % van het BBP. Tabel 5 Scenarioresultaten voor de jaarlijkse investeringen ten opzichte van het referentiescenario Jaarlijkse investeringen (miljoen euro en % BBP) LOW MEDIUM HIGH LSHE % BBP 0,06% 0,09% 0,11% 0,12% % BBP 0,44% 0,50% 1,07% 0,53% Lessen uit varianten Naast de basisscenario s werden ook nog enkele varianten ontwikkeld. In HIGH-GEO werd onderzocht wat het effect is van een snellere ontwikkeling van diepe geothermie, in HIGH-PV het effect van een groter aandeel zonne-energie, in HIGH-EV het effect van meer elektrische voertuigen. Tenslotte werd in LOW-BIO het effect onderzocht van het beperken van biomassa. Deze varianten werden ontwikkeld ten opzichte van het MEDIUM scenario. De resultaten van deze varianten kunnen als volgt samengevat worden: Diepe geothermie is een interessante optie. Indien deze sneller kan ontwikkeld worden dan in de basisscenario s voorzien dan levert dit een financiële besparing op. De omvang van deze besparing hangt uiteraard af van de snelheid waarmee dit zou kunnen gerealiseerd worden. V

8 Samenvatting Een groter aandeel hernieuwbare energie opgewekt wet zonnepanelen (meer dan een verdubbeling ten opzicht van het MEDIUM scenario) zou met beperkte meerkosten kunnen gerealiseerd worden. Een voorwaarde is wel dat deze toename grotendeels zou gerealiseerd worden in grootschalige projecten die gemakkelijk aan de netwerken kunnen gekoppeld worden. Het resultaat van een dergelijk scenario is dat eenzelfde doelstelling met minder biomassa kan gerealiseerd worden. Elektrische voertuigen produceren zelf geen hernieuwbare energie maar ze dragen wel bij tot primaire energiebesparing, waardoor relatieve doelstellingen ook gemakkelijker kunnen gerealiseerd worden. Voorlopig is dit echter nog een vrij dure optie. Indien de prijs van elektrische voertuigen zou dalen, zou het wel interessant worden om hier massaal op in te zetten. Het beperken van biomassa is niet evident. Om dezelfde doelstellingen te realiseren zouden de kosten sterk oplopen, tenzij we natuurlijk meer hernieuwbare energie kunnen realiseren met andere hernieuwbare energiebronnen, zoals uit de vorige varianten is gebleken. Potentieel hernieuwbare energie voor Vlaanderen in 2030 Het TIMES model is een model voor België. Op basis van eenvoudige verdeelsleutels om de Belgische resultaten naar Vlaanderen te vertalen, waarbij ook kostenoverwegingen worden meegenomen, kan een hernieuwbaar potentieel voor Vlaanderen in 2030 worden ingeschat op 291 PJ. Dit potentieel is ongeveer drie keer groter dan de hernieuwbare doelstelling die Vlaanderen zichzelf heeft opgelegd voor VI

9 Inhoud INHOUD HOOFDSTUK 1. Inleiding 1 HOOFDSTUK 2. Methodologie Het TIMES model Focus op 2030 maar met een lange termijn perspectief tot Technologische beperkingen in TIMES Netwerken en systeembeheer in TIMES Kosten en investeringen in TIMES Het hernieuwbaar potentieel voor Vlaanderen 6 HOOFDSTUK 3. Scenario-uitgangspunten Scenario s en varianten Achtergrondscenario, energie- en CO 2 -prijzen Opgelegde beperkingen 8 HOOFDSTUK 4. Technologie-eigenschappen Eigenschappen van technologieën Vergelijking van de kosten van hernieuwbare energie technologieën Methode levelised cost of energy Resultaten Levelised cost of energy 14 HOOFDSTUK 5. Scenarioresultaten Resultaten primair energiegebruik en hernieuwbare energie Resultaten elektriciteitsproductie, -distributie en opslag Resultaten opslag en demand response Resultaten voor netwerken Resultaten kosten en besparingen 22 HOOFDSTUK 6. Resultaten scenariovarianten Overzicht scenariovarianten Resultaten primair energiegebruik en aandeel hernieuwbare energie van de varianten Resultaten elektriciteitsproductie en opgesteld vermogen Resultaten kosten en besparingen van de varianten 28 HOOFDSTUK 7. HOOFDSTUK 8. HOOFDSTUK 9. Hernieuwbaar potentieel voor Vlaanderen in Werkgelegenheid 31 Conclusies 34 VII

10 Lijst van tabellen LIJST VAN TABELLEN Tabel 1 Beperkingen aan de groei van hernieuwbare energie in België voor alle scenario s III Tabel 2 Scenarioresultaten voor het primair energieverbruik in 2030 IV Tabel 3 Scenarioresultaten voor de elektriciteitsproductie volgens technologie in 2030 IV Tabel 4 Scenarioresultaten voor de componenten van de systeemkost in 2030 ten opzichte van het referentiescenario V Tabel 5 Scenarioresultaten voor de jaarlijkse investeringen ten opzichte van het referentiescenario V Tabel 6 Beperkingen aan de groei van hernieuwbare energie in België voor alle scenario's 9 Tabel 7 Aannames voor de eigenschappen van fossiele elektriciteitscentrales en WKK 12 Tabel 8 Eigenschappen van energie-opslagtechnologieën 13 Tabel 9 Overzicht kosten per technologie voor hernieuwbare elektriciteitsopwekking in Tabel 10 Overzicht kosten per technologie voor hernieuwbare warmteopwekking in Tabel 11 Overzicht kosten per technologie voor hernieuwbare elektriciteitsopwekking (nationale kosten) 16 Tabel 12 Aandeel van de verschillende hernieuwbare energiebronnen in België in Tabel 13 Bijkomende beperkingen voor vier scenariovarianten 25 Tabel 14 Kengetallen van de hernieuwbare-energie/smart grid technologiedomeinen in Vlaanderen. Bron: 3E (2013) 31 Tabel 15 Kengetallen van de hernieuwbare-energie/smart grid technologiedomeinen in Vlaanderen. Bron: 3E (2013) 32 Tabel 16 Kosten van brandstoffen voor personenwagens. Bron: UCL, Tabel 17 Eigenschappen van biogasinstallaties. Bron: VEA 38 Tabel 18 Eigenschappen van warmteopwekking uit biomassa 40 Tabel 19 Eigenschappen van een installatie voor de verbranding van vaste biomassa. 41 Tabel 20 Inschatting marktpotentieel groene warmteproductie warmtepompen 45 Tabel 21 Eigenschappen wind op land 46 Tabel 22 Concessies voor wind op zee. Bron: Le Journal de l Éolien, februari Tabel 23 Eigenschappen wind op zee 48 Tabel 24 Eigenschappen zonneboiler 50 Tabel 25 Overzicht eigenschappen zon-pv 51 VIII

11 Lijst van figuren LIJST VAN FIGUREN Figuur 1 Doelstellingen voor het aandeel hernieuwbare energie per scenario II Figuur 2: Aannames voor brandstofprijzen en CO 2 prijs. 8 Figuur 3: Scenarioresultaten voor de het aandeel hernieuwbare energie in het primair energiegebruik 17 Figuur 4: Scenarioresultaten voor het primair energiegebruik in 2030 en Figuur 5: Scenarioresultaten voor de elektriciteitsproductie in 2030 en Figuur 6: Scenarioresultaten voor de productiecapaciteiten in 2030 en Figuur 7: Scenarioresultaten voor opslag en demand response in 2030 en Figuur 8: Noodzakelijke investeringen in de uitbreiding van de netwerken in de periode en Figuur 9: Scenarioresultaten voor de additionele kosten in 2030 en Figuur 10: Jaarlijkse investeringsbehoefte in verschillende periodes. 23 Figuur 11: Scenarioresultaten voor additioneel primair energiegebruik ten opzichte van het MEDIUM scenario in 2030 en Figuur 12: Vergelijking van de elektriciteitsproductie van de varianten met het MEDIUM scenario 27 Figuur 13: Vergelijking van de productiecapaciteiten van de varianten met het MEDIUM scenario.27 Figuur 14: Scenarioresultaten voor additionele kosten ten opzichte van het MEDIUM scenario in 2030 en Figuur 15: Kaart met de Belgische exclusieve economische zone. Bron: L'Unité de Gestion du Modèle Mathématique de la mer du Nord 48 IX

12 Lijst van afkortingen LIJST VAN AFKORTINGEN GEO-PV Scenariovariant met hogere bijdrage van zon-pv in 2030 HIGH Scenario met relatief hoog ambitieniveau voor hernieuwbare energie HIGH-EV Scenariovariant met snellere ontwikkeling van elektrische en plug-in hybride personenwagens HIGH-GEO Scenariovariant met snellere ontwikkeling van diepe geothermie IEA International Energy Agency LOW Scenario met relatief laag ambitieniveau voor hernieuwbare energie LOW-BIO Scenariovariant met beperkte beschikbaarheid van biomassa LSHE Scenario met oplopend ambitieniveau van relatief laag naar relatief hoog MEDIUM Scenario met gemiddeld ambitieniveau voor hernieuwbare energie ORC Organic Rankine Cycle REF Referentiescenario VEA Vlaams Energieagentschap X

13 Lijst van symbolen LIJST VAN SYMBOLEN PJ petajoule: 1 PJ = Joule TJ terajoule: 1 TJ = Joule GJ gigajoule: 1 GJ = 10 9 Joule MJ megajoule: 1 MJ = 10 6 Joule GWh gigawattuur: 1 GWh = 10 6 kwh (kilowattuur) MWh megawattuur: 1 MWh = 10 3 kwh (kilowattuur) 1 MWh 3,6 GJ 1 TWh 3,6 PJ XI

14

15 HOOFDSTUK 1 Inleiding HOOFDSTUK 1. INLEIDING De Europese Commissie heeft in januari 2014 voorstellen gedaan voor de grote lijnen voor het klimaat- en energiebeleid tot Onderdeel van de voorstellen is het doel om de broeikasgasemissie in de EU met 40% te reduceren ten opzichte van De EU heeft zich eerder al tot doel gesteld om in 2050 een emissiereductie van 80-95% te bereiken. Ook wil de Europese Commissie het aandeel hernieuwbare energie verhogen tot ten minste 27% in Dit betreft een bindende doelstelling op EU niveau, maar dit wordt niet met Europese wetgeving vertaald in nationale hernieuwbare-energie doelstellingen. Binnen dit Europese kader werkt Vlaanderen een Actieplan Hernieuwbare Energie 2030 uit. VITO heeft in opdracht van het Vlaams Energieagentschap onderzoek gedaan naar het potentieel voor hernieuwbare energie in Vlaanderen. Met behulp van modelscenario s is onderzocht wat de te verwachten effecten zijn van keuzes voor bepaalde ambitieniveaus voor het aandeel hernieuwbare energie. Het is de bedoeling dat de resultaten van deze studie gebruikt zullen worden als basis voor het actieplan. Bij de afwegingen over het optimale aandeel hernieuwbare energie en de bijbehorende technologie-mix spelen veel verschillende aspecten een rol. Hernieuwbare energie draagt bij aan vermindering van het verbruik van energie uit fossiele bronnen, waardoor de uitstoot van broeikasgassen wordt beperkt. Ook kan België door meer gebruik te maken van hernieuwbare energie minder afhankelijk worden van energie-invoer. In deze studie wordt gezocht naar robuuste oplossingen die een goed uitgangspunt opleveren voor de periode na 2030 en weinig gevoelig zijn voor veranderende omstandigheden. Leeswijzer Met behulp van scenario-onderzoek met het TIMES model is onderzoek gedaan naar het potentieel voor hernieuwbare energie in Vlaanderen. Hoofdstuk 2 bespreekt de onderzoeksmethodologie. Hoofdstuk 3 licht de scenario-uitgangspunten toe. De technologie-eigenschappen waar bij de modellering vanuit wordt gegaan worden besproken in hoofdstuk 4. Hoofdstuk 5 beschrijft de scenarioresultaten. Er zijn ook enkele scenariovarianten onderzocht die worden beschreven in hoofdstuk 6. Hoofdstuk 7 geeft een overzicht van het hernieuwbare-energie potentieel in Vlaanderen en hoofdstuk 8 bespreekt de werkgelegenheid in de hernieuwbare-energie sector. 1

16

17 HOOFDSTUK 2 Methodologie HOOFDSTUK 2. METHODOLOGIE De ontwikkeling van hernieuwbare energie kan in het huidige stadium moeilijk losgekoppeld worden van de ontwikkeling van het hele energiesysteem. In de komende decennia zal ons energiesysteem in het algemeen en onze elektriciteitsvoorziening in het bijzonder zeer belangrijke transformaties ondergaan. We zullen niet alleen geconfronteerd worden met de sluiting van alle kerncentrales, maar bovendien zijn er ook een aantal fossiele installaties die aan vervanging toe zijn. In deze context is een studie over hernieuwbare energie tegelijk een studie over onze hele energievoorziening. De interactie van verschillende opties en het intermitterende karakter van zon- en windenergie zijn factoren waarmee wel degelijk rekening moet gehouden worden. Om die redenen hebben we er dan ook voor geopteerd om voor deze studie gebruik te maken van het TIMES model (The Integrated MARKAL EFOM System) dat rekent met vraagprofielen voor verschillende types gebruikers en aanbodsprofielen voor intermitterende energiebronnen. Met behulp van verschillende scenario s verkennen we het potentieel voor hernieuwbare energie en evalueren we de daaraan verbonden kosten. Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de belangrijkste kenmerken van het TIMES model HET TIMES MODEL Het TIMES model wordt gebruikt voor de analyse van energiesystemen en het maken van scenario s voor de toekomst van de energievoorziening. 2 Het model zorgt ervoor dat alle gevraagde energiediensten geleverd worden en probeert daarbij de globale kosten van de energievoorziening te minimaliseren. TIMES berekent de netto contante waarde van alle jaarlijkse kosten voor de hele periode tot 2050, waarbij rekening wordt gehouden met de restwaarde van investeringen in Voor de optimalisatie wordt geen marktconforme discontovoet gebruikt, maar een maatschappelijke discontovoet. Dit maakt het mogelijk om prioriteiten te bepalen die gunstig zijn voor de maatschappij als geheel. TIMES simuleert investeringen in energie-installaties en beslissingen over de bediening van deze installaties. Het model kan zelf alle beslissingen nemen en gaat daarbij uit van perfecte competitie en een gekende toekomst. De resultaten van het model worden dus niet noodzakelijk door de markt gerealiseerd, maar geven inzicht in wat de ideale mix van technologieën is gegeven de scenario-uitgangspunten. Invoergegevens voor het model zijn de vraag naar energiediensten, de bestaande energieinstallaties, de karakteristieken van energie-technologieën en het potentieel van primaire energiebronnen. De karakteristieken van technologieën kunnen in de loop van de tijd veranderen. Bij het simuleren kunnen daarnaast randvoorwaarden worden opgelegd, zoals beperkingen aan de opgestelde capaciteit van hernieuwbare-energie technologieën. Operationele beperkingen kunnen bijvoorbeeld betrekking hebben op de snelheid waarmee een technologie ontplooid kan worden of 2 R. Loulou, U. Remne, A. Kanudia, A. Lehtila, G. Goldstein, Documentation for the TIMES model, Part I, ETSAP,

18 HOOFDSTUK 2 Methodologie een wenselijke beperking die ingegeven is door andere kenmerken van technologieën, zoals schadelijke neveneffecten. Door het opleggen van dergelijke beperkingen worden de totale kosten hoger. De scenario-uitgangspunten worden besproken in HOOFDSTUK FOCUS OP 2030 MAAR MET EEN LANGE TERMIJN PERSPECTIEF TOT 2050 Het TIMES model werd in 2012 ook gebruikt in de studie Naar 100% hernieuwbare energie in België tegen In die studie lag de focus voornamelijk op het behalen van die lange termijn doelstelling in In deze studie ligt de focus op 2030 en minder op Enerzijds houdt dit in dat er meer rekening gehouden wordt met operationele beperkingen op de middellange termijn. Deze worden in het volgende hoofdstuk besproken. Anderzijds betekent dit dat we een aantal modelmatige vereenvoudigingen hebben kunnen doorvoeren voor aspecten die vooral relevant waren voor 2050 met het perspectief van het realiseren van een 100 % hernieuwbare-energie doelstelling. De keerzijde van deze benadering is dat de kosten voor 2050 hoger worden ingeschat. Voor 2030 wordt echter niet ingeboet op de accuraatheid van de inschattingen. De relevante modelwijzigingen worden beschreven in bijlage B TECHNOLOGISCHE BEPERKINGEN IN TIMES Elk model is een abstractie en een vereenvoudiging van de werkelijkheid en elke modelstructuur heeft zijn beperkingen. De bottom-up structuur in TIMES verhindert dat potentiële opties die niet expliciet in het model zijn opgenomen worden geselecteerd. Alhoewel TIMES kan terugvallen op een uitgebreide technologiedatabase kan de voorstelling nooit volledig zijn. De snelheid waarmee nieuwe technologieën worden ontwikkeld is nooit hoger geweest dan nu en tegen 2050 zullen er ongetwijfeld nieuwe technologieën worden ontwikkeld die een oplossing brengen voor acute problemen waarmee ons energiesysteem te kampen heeft. Voor sommige technologieën is de denkrichting reeds uitgezet, maar er kunnen ook technologieën ontwikkeld worden waarvoor momenteel elke fantasie tekort schiet. Voor 2030 is dit probleem minder acuut. Van ontwikkeling tot grootschalige implementatie is immers een lange weg. Voor 2050 is deze opmerking des te relevanter. Er zijn echter ook technologieën die om andere redenen nog niet in het technologiedatabase werden opgenomen, ofwel bij gebrek aan concrete data ofwel omdat de TIMES structuur nog niet voldoende ontwikkeld is. Buiten de in het model geïdentificeerde opties zijn er dus nog andere opties om het energiesysteem te verduurzamen. Zo werd de valorisatie van industriële restwarmte al dan niet hernieuwbaar nog niet in het model opgenomen. Dit is nochtans een valabele optie om bijkomende energiebesparing te realiseren en kan ook bijdragen tot het realiseren van hernieuwbare doelstellingen als deze in relatieve termen worden gedefinieerd. Bij gebrek aan detailstudies was het echter niet mogelijk om dit potentieel en de economische parameters in de modelberekeningen op te nemen. De ontwikkelingen in België en Vlaanderen zijn niet los te zien van de ontwikkelingen in de omringende landen. Interconnectie met het buitenland zou kunnen helpen om het net te stabiliseren. Met het Belgische TIMES model is het echter maar beperkt mogelijk om dit te onderzoeken. Omdat de focus in deze studie bovendien ligt op het lokaal potentieel hernieuwbare energie werd hieraan verder geen aandacht besteedt. 3 D. Devogelaer, J. Duerinck, D. Gusbin, Y. Marenne, W. Nijs, M. Orsini, M. Pairon, Towards 100% renewable energy in Belgium by 2050, BFP-FPB, ICEDD, VITO, April

19 HOOFDSTUK 2 Methodologie 2.4. NETWERKEN EN SYSTEEMBEHEER IN TIMES Integratie van grote hoeveelheden intermitterende hernieuwbare energiebronnen stelt bijzondere eisen aan het transportnetwerk en het distributienetwerk. Omdat er momenteel nog weinig literatuur rond dit onderwerk beschikbaar is hebben we deze met de medewerking van de netwerkbeheerders op basis van expert judgement ingeschat. Ongetwijfeld zijn deze inschattingen voor verbetering vatbaar. Dit zou een echter een gedetailleerde studie vereisen die buiten het bestek van deze studie valt. Bijlage B geeft meer details over de wijze waarop netwerken in het model werden opgenomen. Intermitterende energiebronnen stellen ook bijzondere eisen voor het systeembeheer. De transmissienetbeheerder staat in voor het balanceren van het netwerk (continue afstemmen van vraag en aanbod), waarvoor voldoende reserves moeten aangehouden worden. Aan het balanceren zijn operationele en investeringskosten verbonden. De tijdsresolutie en de technologievoorstel zijn in TIMES te sterk vereenvoudigd om de daarmee in verband te brengen kosten op een adequate wijze in te schatten. Uit de literatuur blijkt dat deze toch niet kunnen verwaarloosd worden 4. Verder moeten ook voldoende back-up capaciteiten voorzien worden om op elk moment aan de elektriciteitsvraag te voldoen. Om dit te garanderen voorzien we in TIMES in volle winter een periode van twee weken zonder wind. Deze kosten make dus wel deel uit van de totale systeemkost, maar worden niet afzonderlijk gevisualiseerd KOSTEN EN INVESTERINGEN IN TIMES. Alle kosten en baten in dit rapport worden uitgedrukt in euro De verschillende componenten die deel uitmaken van de systeemkost zijn: Variabele kosten: dit zijn jaarlijkse kosten die afhankelijk zijn van het gebruik van installaties, zoals de onderhoudskosten van een wagen die om de km op onderhoud moet. Vaste kosten: dit is een jaarlijkse kost die onafhankelijk is van het gebruik van de installatie. Typische voorbeelden zijn de verzekerings- of onderhoudskosten die niet rechtstreeks verband houden met het gebruik van de installatie. Brandstof- en materiaalkosten: dit zijn uiteraard ook variabele kosten. Om dubbeltellingen te vermijden kunnen deze kosten enkel voor het energiesysteem in zijn geheel gepresenteerd worden. Zo rekent TIMES wel de kosten voor ruwe aardolie als brandstofkost, maar niet die van diesel of benzine vermits deze in de raffinaderijen worden geproduceerd en dus wel een kost zijn voor de individuele automobilist maar tegelijkertijd een opbrengst voor de raffinaderijen. Investeringen: dit is de kostprijs van nieuwe installaties. In tegenstelling tot de vorige categorieën is dit geen jaarlijkse kost maar een éénmalige kost op het ogenblijk van de investering. In de overzichten van de kosten die verder in het rapport voorkomen worden investeringskosten wel als een jaarlijkse component weergegeven die bepaald wordt als een annuïteit op basis van de 4 In K. Bruninx, E. Delarue and W. D haeseleer, The cost of wind power forecast errors in the Belgian power system, KU Leuven Energy Institute, worden deze kosten geschat op 4,3 tot 6,7 euro/mwh windenergie voor wind aandelen van 5% tot 30%. 5

20 HOOFDSTUK 2 Methodologie levensduur en de discontovoet. Een gerapporteerde investeringskost in het jaar T zal dus ook kosten omvatten van investeringen in het jaar T-1, T-2, enz. In kostenoverzichten over de verschillende componenten wordt altijd dit concept weergegeven. Soms geven we echter ook de expliciete investeringen die in een bepaalde periode moeten gerealiseerd worden. Dit wordt dan ook aangegeven door de periode te specifiëren (bijvoorbeeld ). Taksen: dit zijn geen echte kosten maar transfers binnen de gemeenschap. Met deze categorie wordt wel rekening gehouden in het beslissingsproces, alsof het een private beslissing betreft, maar de opbrengsten van deze taksen worden niet als kosten gerekend. Zo zal een CO 2 taks wel aanleiding geven tot een verhoging van de kosten omdat hierdoor duurdere maar CO 2 sparende oplossingen worden gekozen, maar de opbrengst van de CO 2 taks is zelf geen bijkomende kost. Bij de modellering wordt rekening gehouden met verwachte kostendalingen van hernieuwbareenergie technologieën, die bijvoorbeeld het gevolg kunnen zijn van technologische innovatie of meer efficiënte productieprocessen HET HERNIEUWBAAR POTENTIEEL VOOR VLAANDEREN Het TIMES model is ontwikkeld voor België in zijn geheel. Aangezien Vlaanderen de grootste regio is kunnen uit deze resultaten rechtstreeks inzichten verworven worden m.b.t. te installeren vermogens en kosten. Op basis van een aantal verdeelsleutels kunnen we tot meer concrete cijfers komen voor Vlaanderen. Een dergelijke opsplitsing heeft steeds een zeker arbitrair karakter. Verdeelsleutels kunnen gebaseerd zijn op gemakkelijk meetbare eenheden zoals bevolking, inkomen en energieverbruik of minder gemakkelijk meetbare eenheden, zoals het regionale potentieel om technologieën te implementeren (beschikbare ruimte voor windenergie en zonnepanelen). In een geregionaliseerd TIMES model (waarover we niet beschikken) zou de meest kosteneffectieve oplossingen gekozen worden, d.w.z. dat de goedkoopste locaties eerst aan bod zouden komen. In HOOFDSTUK 7 motiveren we de verdeelsleutels en leiden hiermee meer concrete cijfers af voor Vlaanderen. 6

21 HOOFDSTUK 3 Scenario-uitgangspunten HOOFDSTUK 3. SCENARIO-UITGANGSPUNTEN Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de scenario-uitgangspunten die in deze studie zijn gebruikt SCENARIO S EN VARIANTEN Het TIMES model heeft vijf verschillende scenario s doorgerekend. Deze scenario s gaan uit van verschillende ambitieniveaus voor de ontwikkeling van het aandeel hernieuwbare energie tot Het referentiescenario REF reflecteert het huidige klimaat- en hernieuwbare-energie beleid gedeeltelijk. Er wordt rekening gehouden met een toenemende energie-efficiëntie, voornamelijk in gebouwen. Verder wordt er rekening gehouden met de reeds opgestelde capaciteiten voor hernieuwbare energie, maar wordt geen rekening gehouden met de specifieke ondersteuningsmechanismen voor hernieuwbare energiebronnen. De hernieuwbare doelstelling van 13% die de EU heeft opgelegd voor 2020 wordt niet gerealiseerd. Het scenario LOW is een scenario met bijkomende hernieuwbare doelstellingen voor de periode Het ambitieniveau is echter relatief gematigd. In 2030 wordt een doelstelling van 20% RES vooropgesteld, die dan geleidelijk toeneemt tot 60% in In het scenario MEDIUM is het ambitieniveau 25% in 2030 en 75% in Het meest vergaand is het scenario HIGH, met een aandeel van 30% in 2030 en 85% in Tenslotte worden resultaten bepaald voor het LSHE (low start, high end) scenario. Dit is een combinatie van de LOW en HIGH scenario s. De doelstelling bedraagt 20% in 2030 om toch te eindigen op 85% in Met dit scenario onderzoeken we of een vergaande ambitie op lange termijn invloed heeft op de technologiekeuze in Naast deze scenario s werden tevens een aantal varianten ontwikkeld. Dit zijn alternatieve oplossingen waarbij uitgegaan wordt van andere aannames met betrekking tot de hernieuwbare potentiëlen of waarbij minimale penetratie van een bepaalde technologie wordt vooropgesteld. Als hierbij een bijkomende beperking wordt opgelegd, resulteert dit met de toegepaste methodologie steeds in een stijgende kost. Als een beperking minder streng wordt gemaakt, dan resulteert dit in een daling van de kosten. Deze varianten werden ontwikkeld op basis van de hernieuwbare doelstellingen van het MEDIUM scenario, maar als we een dergelijke oefening zouden doen op basis van het LOW of HIGH scenario zouden we vergelijkbare verschillen waarnemen. De hernieuwbare-energie doelstellingen geven het aandeel van hernieuwbare energie in het primair energieverbruik weer. Energiebesparing kan bijdragen aan het realiseren van de doelstelling, omdat energiebesparing het primaire energieverbruik verlaagt ACHTERGRONDSCENARIO, ENERGIE- EN CO 2 -PRIJZEN De ontwikkeling van de prijs van aardgas, aardolie en steenkool zijn die uit het New Policies scenario van de World Energy Outlook 2014 van het Internationaal Energieagentschap (IEA). Deze 7

22 HOOFDSTUK 3 Scenario-uitgangspunten bron geeft echter geen prijzen voor biomassa. In de ontwikkeling van hernieuwbare energiescenario s is een goede prijsassumptie voor biomassa echter noodzakelijk vermits het model erg gevoelig is voor deze prijs. In de literatuur over dit onderwerp vinden we wel enkele referentiecijfers, doch deze zijn enkel een momentopname en daarom niet bruikbaar in hernieuwbare scenario s. IRENA 5 vermeldt bijvoorbeeld een prijs voor industriële houtpellets die aanzienlijk lager is dan de prijzen die de IEA hanteert voor Europa voor aardgas en aardolie. Maar vergeleken met de nieuwste uitgangspunten van de prijs van aardgas en aardolie van het IEA is deze prijs zo laag dat een optimaliseringsmodel zelf in een referentiescenario spontaan massaal voor het inzetten van biomassa zou kiezen. Daarbij zouden we dan geen rekening houden met het feit dat het massaal inzetten van biomassa wellicht ook tot significante prijsstijgingen zal leiden, en dat op een schaarse wereldmarkt de prijs van biomassa wellicht ook de prijs van aardgas en aardolie zal volgen. Daarom hebben we voor een biomassaprijs gekozen die vergelijkbaar is met de prijs van aardgas en aardolie. Figuur 2: Aannames voor brandstofprijzen en CO 2 prijs. De CO 2 prijs is gebaseerd op de Europese Energy Roadmap In 2020 bedraagt deze 15 /ton. Daarna loopt de CO 2 -prijs op tot 51 /ton in OPGELEGDE BEPERKINGEN In TIMES wordt met sommige aspecten geen rekening gehouden die toch relevant zijn. Zo vereist de grootschalige ontwikkeling van hernieuwbare energie ook de ontwikkeling van een hernieuwbare energiesector en wordt deze sector op zijn beurt geconfronteerd met een aantal noodzakelijke administratieve taken, waardoor de ontwikkeling in de praktijk niet zo snel zal kunnen als door een kosten-optimale oplossing gewenst. Een te snelle groei is ook niet altijd wenselijk zoals geïllustreerd werd door de sector van de zonne-energie, waar na een snelle groei een sterke inkrimping van de sector heeft plaatsgevonden. Ook het maatschappelijk draagvlak speelt een rol. 5 Biomass for Power Generation, Volume 1: Power Sector, Issue 1/5, 60 p., IRENA, Energy roadmap 2050 (COM(2011) 885 final of 15 December 2011), European Commission,

23 HOOFDSTUK 3 Scenario-uitgangspunten Om met dergelijke aspecten rekening te houden worden in het model enkele operationele beperkingen ingevoerd die betrekking hebben op het potentieel en de snelheid waarmee dit potentieel kan ontwikkeld worden. Tabel 6 vat deze beperkingen samen. Deze zijn van toepassing voor alle scenario s. Bij de varianten daarentegen wordt soms met strengere en soms met minder strenge beperkingen gerekend (zie HOOFDSTUK 6). Tabel 6 Beperkingen aan de groei van hernieuwbare energie in België voor alle scenario's Aard van de beperking Wind op land Max. capaciteit in GW e 2,26 5, Wind op zee Max. capaciteit in GW e Biomassa Max. energie in PJ Geothermie Max. capaciteit in GW th 0,04 0,4 4 8 Zon-PV Max. capaciteit in GW e 5 10, De beschikbaarheid van lokale biomassa in België is beperkt, maar net zoals fossiele brandstoffen kan biomassa op grootschalige wijze worden geïmporteerd. Er wordt echter uitgegaan van een begrenzing aan de hoeveelheid biomassa, omdat de toekomstige beschikbaarheid en de prijs van biomassa zeer onzeker zijn. Wanneer er internationaal veel vraag is naar biomassa voor energietoepassingen kunnen de prijzen stijgen. De Vlaamse Overheid vindt het noodzakelijk om biomassa in te zetten voor de functie (voedsel, voeder, materialen, energie, etc.) die de hoogste maatschappelijke en/of economische waarde genereert. 7 Gebruik van biomassa kan belangrijke neveneffecten hebben, zoals competitie met voedselproductie en effecten op biodiversiteit, watergebruik, de nutriëntenbalans in de bodem en indirecte landgebruiksveranderingen. Ook kan inzet van biomassa bijdragen aan luchtverontreiniging zoals fijn stof uitstoot, waardoor reductiemaatregelen noodzakelijk zijn. Het potentieel voor bio-energie op wereldschaal is vertaald naar een Belgisch potentieel op basis van aantal inwoners in Op deze manier komt men tot een input van biomassa van 300 PJ voor België. 8 Deze hoeveelheid behelst zowel de biobrandstoffen, de vergistbare biomassastromen als de vaste biomassastromen. 7 Bio-economie in Vlaanderen; Visie, strategie en aanzet tot actieplan van de Vlaamse overheid voor een duurzame en competitieve bio-economie in 2030, LNE, D. Devogelaer, J. Duerinck, D. Gusbin, Y. Marenne, W. Nijs, M. Orsini, M. Pairon, Towards 100% renewable energy in Belgium by 2050, BFP-FPB, ICEDD, VITO, April

24

25 HOOFDSTUK 4 Technologie-eigenschappen HOOFDSTUK 4. TECHNOLOGIE-EIGENSCHAPPEN Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de eigenschappen van hernieuwbare-energie technologieën die als uitgangspunt zijn gebruikt voor de scenario-analyses. Ook worden de kosten van hernieuwbare-energie technologieën vergeleken. Uitgebreidere informatie is te vinden in de technologie-fiches in Bijlage A EIGENSCHAPPEN VAN TECHNOLOGIEËN De eigenschappen van de technologie wind op land zijn gebaseerd op de onrendabele top berekeningen van VEA. 9 In 2014 is de benodigde investering /kw. Op basis van onderzoek van de IEA 10 wordt verondersteld dat de investeringen per kw in de periode dalen met 10%. De totale daling in de periode is 14%. Het jaarlijkse aantal vollasturen is Het potentieel voor wind op zee wordt onderverdeeld in drie categorieën: 0-2 GW e, 2-6 GW e en >6 GW e. In 2014 zijn de investeringen respectievelijk 2.500, en /kw e. Afgaande op de Energy Technology Perspectives van de IEA wordt aangenomen dat de investeringen per kw met 26% dalen in en met 36% in Het aantal vollasturen is Voor de eigenschappen van zon-pv-installaties is ook gebruik gemaakt van de onrendabele top berekeningen. Voor de modellering van zon-pv in het TIMES model is een weging van van de drie onrendabele top categorieën (<10 kw p, kw p, >250 kw p ) gebruikt. De IEA verwacht dat de investering per kw p nog met 30% kan dalen in en met 53% in Het gemiddelde aantal vollasturen per jaar is ongeveer 900. Op dit betreft warmteopwekking uit biomassa voor het grootste deel houtstook door huishoudens, maar biomassa wordt ook gebruikt in de industrie, de tertiaire sector en de landbouw. Bijlage A geeft de eigenschappen van een pelletketel van 10 MW in de industrie, een ketel op schone houtchips van 10 MW in de industrie en een pelletketel van 2 MW in de landbouw. 11 JRC heeft een inventarisatie gemaakt van biomassacentrales in Europa. Volgens JRC liggen de investeringen in biomassacentrales met een vermogen tot 50 MW e tussen de en /kw e. 12 In het TIMES model wordt uitgegaan van een biomassa centrale met een investeringskost van /kw e en een elektrisch rendement van 38%. Daarnaast worden ook een aantal WKK opties op biomassa voorzien. 9 Rapport 2013/2. Deel 1: definitief rapport OT/Bf voor projecten met een startdatum vanaf 1 januari 2014, VEA, Energy Technology Perspectives, IEA, I. Moorkens, Onrendabele toppen groene warmte 2012, VITO, K. Vatopoulos, D. Andrews, J. Carlsson, I. Papaioannou, G. Zubi, Study on the state of play of energy efficiency of heat and electricity production technologies, JRC,

26 HOOFDSTUK 4 Technologie-eigenschappen De kosten en eigenschappen van biogasinstallaties zijn sterk afhankelijk van de schaalgrootte en toepassing. De te vergisten stromen variëren van mest tot GFT en stortgas. VEA gaat uit van investeringen in biogasinstallaties die uiteenlopen van tot /kw e. Op basis van premieaanvragen wordt uitgegaan van een investering van voor een zonneboiler van 4 m². De warmteproductie is gemiddeld 1,34 GJ/m 2 /jaar. 13 Warmtenetten kunnen gebruikt worden voor de distributie van warmte uit huisvuilverbrandingsinstallaties, biomassacentrales, industriële processen of geothermische bronnen. De kosten voor de ontwikkeling van een warmtenet hangen af van de dichtheid van de warmtemarkt. Voor warmtenetwerken in stedelijke gebieden is uitgegaan van een benodigde investering van 200 /kw th. In landelijke gebieden is de investering 450 /kw th. De technische en economische eigenschappen van geothermie zijn gebaseerd op de Balmatt casestudie. Op de Balmatt-site in Mol vindt in 2014 naar verwachting de eerste boring voor een geothermisch station in Vlaanderen plaats. De kosten voor een boring zijn 700 /kw th. De elektriciteitsopwekking vindt plaats met een Organic Rankine Cycle (ORC) installatie met een investering van /kw e en een rendement van 9%. Aangenomen wordt dat de investering per eenheid vermogen nog kan dalen met 26% in en 36% in De eigenschappen van fossiele elektriciteitscentrales in Tabel 7 zijn voornamelijk gebaseerd op een overzichtsstudie van JRC. 14 De karakterisering van fossiele WKK-installaties is gebaseerd op onrendabele top berekeningen. Er zijn voor fossiele elektriciteitscentrales en WKK geen structurele kostendalingen op de lange termijn verondersteld. Tabel 7 Aannames voor de eigenschappen van fossiele elektriciteitscentrales en WKK Investering 2014 [ /kw e ] Elektrisch rendement Thermisch rendement Beheer- en onderhoudskosten [ /kw e ] Beheer- en onderhoudskosten [ /kwh e ] Gasturbine % STEGcentrale % Kolencentrale % WKK-STEG % 50% - 0,0105 WKKgasturbine % 50% - 0,008 Om te komen tot een afstemming van vraag en aanbod op de elektriciteitsmarkt kan gebruik worden gemaakt van opslagtechnologieën. Tabel 8 geeft een overzicht van de uitgangspunten. Voor batterijen is uitgegaan van een investering van 500 /MWh opslagcapaciteit. Huishoudens kunnen bijvoorbeeld elektriciteit die is opgewekt met zon-pv panelen opslaan in batterijen. Bij een optimaal gebruik kan de belasting van het elektriciteitsnetwerk hierdoor verminderd worden. De Duitse overheid subsidieert deze kleinschalige elektriciteitsopslag sinds 2013 met een subsidie van 30% van de investering, onder de voorwaarde dat het feed-in vermogen gelimiteerd blijft tot 60% 13 K. Jespers, K. Aernouts, Y. Dams, Inventaris duurzame energie in Vlaanderen 2012 DEEL I: hernieuwbare energie, VITO, Study on the state of play of energy efficiency of heat and electricity production technologies, JRC,

27 HOOFDSTUK 4 Technologie-eigenschappen van het geïnstalleerd vermogen. Bij de modellering is ook uitgegaan van goedkopere opslagmogelijkheden met lagere efficiëntie. Slimme meters en smart grid-technologie kunnen gebruikt worden om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen. Bij de modellering met het TIMES model is aangenomen dat dit gemodelleerd kan worden als energie-opslag met een maximale capaciteit van 15 GWh. 15 Energie-opslag in de vorm van waterstof is ook een manier om om te gaan met tijdelijke overschotten van elektriciteit. Er is aangenomen dat hiervoor een investering van /MWh nodig is. De batterijen van elektrische auto s kunnen ook gebruikt worden voor tijdelijke opslag van elektriciteit, maar deze opslag is met het TIMES model niet gemodelleerd. Tabel 8 Eigenschappen van energie-opslagtechnologieën Investering [ /MWh] Efficiency Batterij 500 0,9 Smart grids als opslagmedium 53 0,98 Low efficiency opslag ,7 dag/nacht Lange termijn opslag 200 0,55 Waterstof -korte termijn ,8 Waterstof -lange termijn , VERGELIJKING VAN DE KOSTEN VAN HERNIEUWBARE ENERGIE TECHNOLOGIEËN METHODE LEVELISED COST OF ENERGY Per hernieuwbare-energie categorie zijn representatieve energiekosten te berekenen ( levelised costs of energy ), die het mogelijk maken om de kosten van technologieën te vergelijken. De berekende kosten (uitgedrukt in /MWh) zijn de constante eenheidsprijzen van de kasstromen die dezelfde waarde hebben als de totale kost voor de bouw en uitbating van een installatie gedurende de levensduur. Het voordeel van deze weergave is dat technologieën met verschillende karakteristieken van investering en uitbating vergeleken kunnen worden, zoals een technologie met een hoge investering en lage operationele kosten (zon-pv) versus een technologie met relatief hoge brandstofkosten (elektriciteit uit biomassa). Hernieuwbare-energie installaties kunnen vaak niet gedurende het hele jaar de volledige capaciteit leveren. Door het bepalen van de kosten in /MWh wordt hier rekening mee gehouden. 15 D. Devogelaer, J. Duerinck, D. Gusbin, Y. Marenne, W. Nijs, M. Orsini, M. Pairon, Towards 100% renewable energy in Belgium by 2050, BFP-FPB, ICEDD, VITO, April

28 HOOFDSTUK 4 Technologie-eigenschappen Indirecte kosten en baten, zoals kosten voor versterking van netten, back-up capaciteit en milieuen gezondheidsschade, zijn hier niet berekend. Bij de scenario-analyses in HOOFDSTUK 5 zijn de kosten voor netaanpassingen en back-up capaciteit wel bepaald voor integrale scenario s. Voor elke hernieuwbare-energie categorie zijn één of meerdere specifieke cases gekozen, waarvoor technische en economische parameters vastgelegd zijn. De cases zijn zo veel mogelijk representatief voor het potentieel, maar in werkelijkheid bestaat er een grote diversiteit aan schaalgroottes, toepassingslocaties en technische eigenschappen. Bij het berekenen van de kosten is de nationale-kosten benadering gebruikt: de kosten voor België als geheel vanuit een macro-economische perspectief. In deze benadering worden overdrachten van de overheid naar de maatschappij en omgekeerd (zoals subsidies en heffingen) buiten beschouwing gelaten. De investeringen worden met annuïteiten omgerekend naar jaarlijkse kosten op basis van de levensduur en een disconteringsvoet van 4%. De disconteringsvoet is gebaseerd op de richtlijnen voor impact assessments van de Europese Commissie. 16 De disconteringsvoet komt overeen met de gemiddelde reële rendement op de lange-termijn overheidsschuld sinds de jaren 80. Voor de berekening van energiekosten zijn commodity-marktprijzen gebruikt, zonder heffingen en leveringstarieven. De kosten zijn bepaald per eenheid geproduceerde hernieuwbare energie. Volgens de definities uit de Europese bruto eindgebruik methode telt 1 kwh hernieuwbare warmte even zwaar mee als 1 kwh hernieuwbare elektriciteit, en wordt er dus geen rekening gehouden met opwekkingsverliezen. Daarnaast zijn ook de kosten per eenheid vermeden primaire energie bepaald. Hiervoor zijn opwekkingsverliezen wel belangrijk en zijn de volgende uitgangspunten gebruikt: 1. Het referentierendement voor warmteopwekking is 90%. Dit is een aanname voor het gemiddelde rendement van ketels. 2. Het referentierendement voor elektriciteitsopwekking is 55%. Dit is een karakteristiek rendement voor een STEG centrale op aardgas. Welke opwekkingstechnologie in de praktijk verdrongen wordt is afhankelijk van het profiel van de hernieuwbare energiebron en van de economische parameters van de fossiele bronnen RESULTATEN LEVELISED COST OF ENERGY Tabel 9 geeft een overzicht van de resultaten voor de kosten van hernieuwbare elektriciteitsopwekking. Van de onderzochte technologieën heeft wind op land de laagste nationale kosten per MWh. Windturbines op land realiseren minder vollasturen dan windturbines op zee, maar dit wordt gecompenseerd door lagere investeringen en lagere kosten voor beheer en onderhoud. De kosten voor elektriciteitsopwekking met zon-pv zijn hoger, onder andere vanwege het beperkte aantal vollasturen. De kosten van voor elektriciteitsopwekking uit biomassa worden 16 IMPACT ASSESSMENT GUIDELINES, 15 January 2009, SEC(2009) 92, European Commisison,

29 HOOFDSTUK 4 Technologie-eigenschappen vooral bepaald door de brandstofkosten. Voor de biomassacentrale is uitgegaan van brandstofkosten van 0,027 /kwh en vollasturen. Tabel 9 Overzicht kosten per technologie voor hernieuwbare elektriciteitsopwekking in 2014 Technologie Investeringskosten [ /MWh elektriciteit] Beheer en onderhoud [ /MWh elektriciteit] Brandstofkosten [ /MWh elektriciteit] Nationale kosten totaal [ /MWh elektriciteit] Nationale kosten totaal [ /MWh primaire energie] Wind op land Wind op zee (0-2 GW) Wind op zee (2-6 GW) Wind op zee (>6 GW) Zon-PV (<10 kw) Zon-PV ( kw) Zon-PV ( kw) Zon-PV (gewogen) Biomassacentrale Voor de modellering met het TIMES model is een gewogen gemiddelde van drie categorieën zon- PV gebruikt. Uitgaande van de aannames over kostendalingen kunnen de gewogen kosten van zon- PV dalen tot 112 /MWh in 2030 en 78 /MWh in De nationale kosten voor wind op land kunnen dalen naar 71 /MWh in 2030 en 69 /MWh in Ook voor wind op zee worden kostendalingen verwacht. De kosten voor de categorie wind op zee (0-2 GW) kunnen dalen tot 67 /MWh in 2030 en 62 /MWh in De kosten voor de categorie 2-6 GW zijn 75 /MWh (2030) en 69 /MWh (2050). Tenslotte zijn de verwachte kosten voor de categorie >6 GW 83 /MWh in 2030 en 76 /MWh in Tabel 9 geeft een overzicht van de resultaten voor de kosten van hernieuwbare warmteopwekking. Bij de technologieën voor warmteopwekking uit biomassa zijn de biomassaprijzen in hoge mate bepalend voor de totale kosten. De aannames voor de kosten van pellets zijn 0,037 /kwh en voor houtsnippers 0,019 /kwh. De kosten per eenheid opgewekte warmte zijn bij zonneboilers relatief hoog. Tabel 10 Overzicht kosten per technologie voor hernieuwbare warmteopwekking in 2014 Technologie Investeringskosten [ /MWh warmte] Beheer en onderhoud [ /MWh warmte] Brandstofkosten [ /MWh warmte] Nationale kosten totaal [ /MWh warmte] Nationale kosten totaal [ /MWh primair] Pelletketel

30 HOOFDSTUK 4 Technologie-eigenschappen industrie (10 MW) Houtketel industrie (10 MW) Pelletketel landbouw (2 MW) Zonnewarmte Tabel 11 geeft een overzicht van de nationale kosten per technologie voor hernieuwbare WKK. Het aantal MWh eindverbruik is hier de som van de geproduceerde elektriciteit en warmte. De eigenschappen van de WKK-cases zijn gebaseerd op de onrendabele top berekeningen van VEA. Bij WKK-biogas installaties is er een grote diversiteit in installatiegrootte en brandstoftype. Dit leidt tot een grote spreiding in de kosten. Tabel 11 Overzicht kosten per technologie voor hernieuwbare elektriciteitsopwekking (nationale kosten) Technologie Investeringskosten [ /MWh eindverbruik] Beheer en onderhoud [ /MWh eindverbruik] Brandstofkosten [ /MWh eindverbruik] Nationale kosten totaal [ /MWh eindverbruik] Nationale kosten totaal [ /MWh primaire energie] WKK-biogas 16 tot tot tot tot tot 81 WKKafvalverbran ding WKKbiomassa (industrie)

31 HOOFDSTUK 5 Scenarioresultaten HOOFDSTUK 5. SCENARIORESULTATEN Dit hoofdstuk bespreekt de resultaten van de scenario-analyses met het TIMES model RESULTATEN PRIMAIR ENERGIEGEBRUIK EN HERNIEUWBARE ENERGIE Figuur 3 laat de ontwikkeling van het aandeel hernieuwbare energie in de vijf scenario s zien. De scenario s zijn geïntroduceerd in paragraaf 3.1. De vooropgestelde doelstellingen worden in alle scenario s gerealiseerd. Dit houdt in dat het theoretisch mogelijk is om een 85 % hernieuwbare doelstelling te realiseren binnen de beperkingen van Tabel 6. Figuur 3: Scenarioresultaten voor de het aandeel hernieuwbare energie in het primair energiegebruik Tabel 12 toont het aandeel van de verschillende hernieuwbare energiebronnen in België in In alle scenario s levert biomassa de grootste bijdrage, maar het verbruik van biomassa blijft beperkt tot maximaal 234 PJ in In 2050 wordt in alle scenario s het volledige potentieel van 300 PJ biomassa benut. Ook het potentieel voor zon-pv en windenergie wordt volledig benut in de meer ambitieuze scenario s. Vanwege de relatief hoge kosten speelt de benutting van zonnewarmte met zonneboilers in de scenario s geen rol. 17

32 HOOFDSTUK 5 Scenarioresultaten Tabel 12 Aandeel van de verschillende hernieuwbare energiebronnen in België in REF LOW MEDIUM HIGH LSHE Biomassa 2% 7% 11% 14% 7% Geothermie 0% 0% 0% 0% 0% Omgevingswarmte 1% 5% 5% 6% 5% PV 1% 1% 1% 2% 1% Wind op zee 1% 6% 6% 6% 6% Het primaire energieverbruik (exclusief bunkers en niet-energetisch verbruik) zou in 2030 in het referentiescenario ongeveer PJ bedragen en tussen en PJ in de hernieuwbare scenario s. Deze daling van het primaire energieverbruik is voornamelijk een boekhoudkundig effect en niet zozeer het resultaat van energiebesparingen. Bij windenergie en zon-pv wordt immers de elektriciteitsproductie opgenomen in het primaire energieverbruik en niet de kinetische energie van de wind of de ingevallen hoeveelheid licht. Voor fossiele elektriciteitsopwekking daarentegen wordt het brandstofverbruik opgenomen. Dit betekent dat de productie van dezelfde hoeveelheid elektriciteit met fossiele centrales tot een ongeveer twee keer hoger primair energieverbruik leidt. Figuur 4: Scenarioresultaten voor het primair energiegebruik in 2030 en RESULTATEN ELEKTRICITEITSPRODUCTIE, -DISTRIBUTIE EN OPSLAG Grote potentiëlen voor hernieuwbare energie vinden we vooral in de elektriciteitsproductie. Dit uit zich vooral in 2050, waar de hernieuwbare scenario s een significante stijging van de elektriciteitsproductie laten zien. In 2030 is dit echter nog niet het geval, omdat er gegeven de randvoorwaarden nog voldoende fossiele brandstoffen gebruikt kunnen worden om in de energiebehoeften van de eindgebruikers te voldoen. 18