Routes naar CO 2 neutraal 2050

Transcriptie

1 Routes naar CO 2 neutraal 2050 KVGN 15 september 2016 B. den Ouden b.denouden@berenschot.com Deels eerder gepresenteerd in: Verbindingsbijeenkomst Energiedialoog, 22 juni 2016

2 Studies ter ondersteuning en uitwerking van scenarioschetsen Kosten van de Gasunie Verkenning 2050 Kostenberekeningen van het energiesysteem in de Gasunie Verkenning Verkenning CO2-neutrale gastoekomst Verkenning twee specifieke opties voor een CO2-neutraal 2050: - groen gas (uit biomassa) - gas-ccs (carbon capture in industrie en gascentrales) Flexpotentieel van hybride warmtepompen Belangrijk voor de (bestaande) gebouwde omgeving

3 Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050 In 2050 kan de ambitie van een CO 2 neutrale energievoorziening worden gehaald Primaire en secundaire energetische energiedragers: 2012 vs 2050 in TWh Primair 2012 Geothermie Zon Biofuels Wind -40% Kolen Olie Biomassa Aardgas* Primair Secundair 2050 Hernieuwbare elektriciteit Hernieuwbaar gas Daling van de finale energievraag van ongeveer 40%. Een energievoorziening met voornamelijk duurzame energiebronnen, zoals wind, zon-pv en groen gas Door CCTS wordt in 2050 een volledig CO 2 - neutrale energievoorziening bereikt. * Door de inzet van CCTS in de industrie en bij de productie van hernieuwbaar gas zijn er in 2050 netto geen CO2-emissies meer. 3

4 Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050 De Gasunie verkenning 2050 ligt qua kostenbeeld iets hoger dan het RLI 95% scenario, en iets lager dan business-as-usual (huidige mix) 64,7 4,7 34,9 Vergelijking met andere scenario s; kosten 2050 versus 2012 (in mrd) 53,7 6,0 7,2 51,5 6,1 56,3 0,8 8,2 4,7 6,8 Vergelijking met het scenario dat Quintel heeft opgesteld in opdracht van RLI. (ook CO 2 neutraal). Kosten vallen iets hoger dan in het RLI scenario. 27,2 4,7 8,1 6,9 7,5 11,1 14,0 19,6 21,0 22,2 22,4 18,6 18,1 Kosten zijn echter lager dan het business as usual scenario referentie 2050 business as usual* 2050: RLI 95% scenario 2050: RLI 95% scenario met Gasunie prijsverwachtingen 2050: Gasunie Groene Verkenning CCS Netwerk Mobiliteit Elektriciteit Warmte * In dit scenario zijn géén kosten voor emissierechten opgenomen. Wanneer deze kosten worden meegenomen, kunnen de totaalkosten oplopen tot 77 mrd (bij een prijs van 150 /t) 4

5 Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050 De kosten voor elektriciteit zijn voor een groot deel afkomstig van Wind op Zee ,3 Wind op Zee Wind op Zee Gascentrales WKK Zon-PV Wind op Land Hydro 4,7 Zon-PV Kosten voor elektriciteitsproductie en afgeleiden in 2050 (in mrd): uitgesplitst naar belangrijkste elementen Brandstoffen en centrales 78,1 2,6 97,9 WKK Gascentrales Aardgas Groen gas 121,3 1,4 Wind op Land 165,3 0,4 Accu s 0,0 Hydro (rivieren) Kosten voor elektriciteit per opgewekte eenheid (in /MWh) 111,5 369,1 Wind op Zee in 2050 grootste kostenpost ( 13,3 mrd.) Deze kosten per opgewekte eenheid vallen in dezelfde range als andere duurzame bronnen. De kosten voor gascentrales zijn per opgewekte eenheid relatief duur (enige nietintermitterende bron voor back-up ) 5

6 Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050 De toename van netwerkkosten is voornamelijk toe te schrijven aan het elektriciteitsnetwerk en het warmtenet 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Kosten voor het netwerk in 2050: uitgesplitst naar elektriciteit, gas en warmte (in mrd) +73% 8,2 2,4 4,7 1,6 0,8 2,1 4,2 1, De hogere kosten voornamelijk door verzwaringen van het elektriciteitsnet. Warmtenetten worden duurder vergeleken met (voornamelijk geothermie als bron) Kosten voor de gasinfrastructuur voor 2012 zijn vastgesteld op 2,14 mrd (kostendaling van 28% in 2050.) Warmtenet Gasnet Elektriciteitsnet 6

7 Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050 De kosten voor de eindproductie van warmte zijn divers; isolatiekosten nemen een groot deel in beslag Warmtepompen Geothermie Gasgestookt Power2Gas Power2Heat Zon-thermisch Elektrische boilers Elektriciteitskosten Kosten hernieuwbaar gas Kosten voor eindproductie warmte in 2050 (in mrd): uitgesplitst naar belangrijkste elementen Isolatie* Brandstoffen Hern. gas Aardgas 3,3 0,3 0,0 0,0 0,8 0,4 1,4 1,9 2,4 9,0 Kosten voor hernieuwbaar gas: uitgesplitst in brandstofkosten en installatiekosten (in mrd) Biomassa Installaties 1,51 0,36 1,87 Isolatiekosten zijn het hoogst. De brandstofkosten nemen een significant deel in beslag. (onderverdeeld in kosten voor hernieuwbaar gas en kosten voor aardgas.) De kosten voor warmte zijn vrij divers (warmtepompen en geothermie.) In deze grafiek worden ook kosten getoond voor de elektriciteit die nodig is als input voor elementen, zoals elektrische warmtepompen * Isolatiekosten voor huishoudens zijn berekend op basis van gegevens over 2050 kosten van Ecofys (2015). Voor gebouwen is de beredenering van PBL (2014) gevolgd, waarin wordt gerekend met dezelfde isolatiekosten in per PJ bespaarde energie als voor woningen. 7

8 Mln Nm³ groen gas Verkenning CO 2 -neutrale gastoekomst Potentieel voor groen gas Zeewier Stortgas Gras AWZI RWZI VGI Energiegewassen Kippenmest Varkensmest Rundermest GFT Biomassa potentieel van <0,5 BCM naar 2,4 BCM in Zeewier kan dit potentieel verruimen met 5 BCM Houtige biomassa voegt (slechts) 40 PJ toe zonder import Bronnen: De Gemeynt et al. (2014), Reith (2006) 8

9 Verkenning CO 2 -neutrale gastoekomst CO2-afvang: sommige technieken al toepasbaar of bijna marktrijp CCS techniek TRL* Eerste projecten vanaf Post-combustion 9 Heden Verbeterde post-combustion Pre-combustion 8 Heden Oxy-fuel Chemical looping combustion (CLC) 4 >2025 Brandstofcel (SOFC) 4 >2025 CO2-afvang kost extra energie, maar dat kan worden 60% verminderd 50% 59% 55% 51% 46% 48% TRL 9 TRL 8 TRL 7 TRL 5-7 TRL 4 TRL 4 Geen afvang Post-combustion Pre-combustion Oxy-fuel Verbeterde postcombustion Chemical looping combustion Brandstofcel met afvang Rendement van een gasgestookte elektriciteitscentrale bij verschillende CCS technieken(% LHV)* 9

10 per ton vermeden CO2 ten opzichte van aardgas Verkenning CO 2 -neutrale gastoekomst Kosten voor vermeden CO 2 bij groen gas en CO 2 -afvang

11 Verkenning CO 2 -neutrale gastoekomst Met behulp van het Energietransitiemodel is een scenario opgesteld met duurzaam en gas als primaire energiedragers 2500,00 Primair energetisch energieverbruik 2013 vs (PJ) Groen gas Uitgegaan van afname totaal primair energieverbruik tot 2050 van 13%. 2000, ,00 Vloeibare biobrandstoffen LNG Hernieuwbare elektriciteit Aandeel aardgas lager, van 1400 PJ in 2013 tot 950 PJ in (versterkt met groen gas) Afval 1000,00 500,00 Vaste biomassa Geïmporteerde elektriciteit Aandeel kolen en andere fossiele brandstoffen in 2050 vrijwel volledig vervangen. Kolen 0, Aardgas gas wordt ingezet als groen gas, ofwel als gas met CCS. 11

12 Primair energieverbruik (PJ/jaar) Verkenning CO 2 -neutrale gastoekomst In dit scenario (zonder import van biomassa) kan de Nederlandse CO2- emissie dalen met 96% ten opzichte van 1990, optioneel 100%. Scenario 1: primair energetisch energieverbruik zonder import van biomassa : gasinzet voor 89% CO2-neutraal, 96% daling van CO2- emissie t.o.v. 1990) Landbouw Gebouwde omgeving Industrie Overig Transport Grootschalig post-combustion CCS opgevolgd door pre-combustion CCS met waterstofnet ook voor de kleinere industrie. Emissiedaling 96% ten opzichte van In gebouwde omgeving en transport: aardgas/ccs gerelateerd aan elektriciteit uit gascentrales met CCS (op momenten zonder duurzaam) Groen gas Vloeibare biobrandstoffen LNG Hernieuwbare elektriciteit Afval Vaste biomassa Geïmporteerde elektriciteit Volledig CO2-neutrale energievoorziening mogelijk met ofwel biomassaimport, aquatische biomassa, energiebesparing industrie.

13 Verkenning CO 2 -neutrale gastoekomst Andere opties, verschillende infrastructureel gevolg Plaatje volgens warmtestudie CE Delft, 2015 Groen gas Mlrd m3 gas eq./jaar 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Groen gas CV 0,9 All-electric. Warmtenetten 0,4 Mlrd m3 gas eq./jaar Variant met vooral electrificatie (all-electric en hybride) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Hybride WP 1 All-electric Warmtenetten 0,03 Groen gas 13

14 Flexpotenteel hybride Warmtepompen Minder piekbelasting door hybride warmtepompen + door flexibiliteit geen netverzwaring nodig 1 Onderzocht voor bestaande woningen 1 Hybride WP versus all-electric WP: sterke vermindering piekbelasting en congestie 2 Slimme Hybride WP : extra flexibiliteit, minimale congestie 2

15 Flexpotenteel hybride Warmtepompen Verschil nieuwbouw - oudbouw Nieuwe woningen Bestaande woningen Zeer goede isolatie Warmtevraag: zeer laag LT-verwarming kan goedkoop en makkelijk Elektriciteitsnet direct juiste zwaarte voor EWP Elektrische warmtepomp prima toepasbaar Geen gasnet nieuwbouw Elektr. WP of soortgelijk Tempo: nieuwbouw en renovatie (50 jaar) Isolatie tot een grens Warmtevraag blijft hoger LT-verwarming bewerkelijk en duur Meerkosten verzwaring elektriciteitsnet bij EWP Elektrische warmtepomp minder makkelijk Hybride Warmtepomp HWP met gas CV backup Tempo: vervanging CV s (12-15 jaar) Stop met: Gasnet nieuwbouw Vervanging mono CV ketel

16 Flexpotenteel hybride Warmtepompen Tempo maken Hybride Warmtepompen: Flexibel Potentieel voorde Duurzame Toekomst B. den Ouden Sectorleider Energie, Berenschot Bron Rijk zonder CO2, Raad voor de leefomgeving en infrastructuur Urgentie CO2-reductie Gebouwde omgeving is binnenlandse markt Ook nodig wegens: - Daling gaswinning - Electrificatie en groei duurzame stroom Bouwkundige opties relatief traag (50 jaar) Installatie-opties zijn veel sneller (15 jaar)

17 BELANGRIJKE LESSEN Nog weinig scenario s met volledige verduurzaming Uit alle scenario s die we nu hebben, blijkt: Dekken warmtevraag (3x stroomvraag) wordt het grote issue Daarin blijft gas nodig als deel van de oplossing voor industrie In gebouwde omgeving zijn andere oplossingen, maar deels duur Dat in beschouwing nemend, kwantitatief doorgerekend: Er blijft noodzaak voor commodity die makkelijk is op te slaan De enige commodity die daaraan voldoet is gas Gas moet dan wel CO2-vrij worden Groen gas binnenlands is nuttig en nodig maar onvoldoende dus ofwel biomassa-import+vergassing, ofwel gas met CO2 afvang Power-to-gas op de lange termijn

18 VERSCHILLENDE ROUTES DENKBAAR Verschil met RLI 95% scenario en deels ook Gasunie verkenning: Minder import van biomassa, meer CCS Minder Power2Gas (in vergelijking met Gasunie verkenning) maar wel precombustion gas-ccs + waterstofnet, ook voor Power2Gas later - spoort goed met plannen van Gas meets Wind op de Noordzee Kosten lijken beheersbaar, mits: Capaciteitskosten beperkt blijven door opslagfunctie gas Slimme opbouw kan versnellen en infrastructuur uitsparen. o Verduurzaming gebouwde omgeving mede via hybride route o Verduurzaming industriewarmte via gas-ccs en/of Power2Gas Hiervoor is, naast veel elektrificatie en/of warmtedistributie, gas noodzakelijk als basis (industrie) of als backup (andere sectoren) 18

19 CONCLUSIES Volledige verduurzaming in 2050 is mogelijk Kosten zijn beheersbaar Onzekerheden per optie, maar de opties kunnen elkaar aanvullen CO2-vrij gas is daarbij wezenlijk. Belangrijke aandachtspunten: Groen gas: belangrijk om dit te professionaliseren Nog veel (denk)werk voor de boeg Verduurzaming gebouwde omgeving: snel en met huidige infrastructuur. Hybride oplossing met partijen bespreken Industrie: grote opgave, met diverse opties. Nog veel uit te zoeken (waaronder meer besparing en electrificatie), maar gas blijft nodig. Kijk goed naar pre-combustion gas CCS = waterstof, mede als voorbereiding op Power-to-Gas Grote uitdaging met nieuw perspectief 19

20 Routes naar CO 2 neutraal 2050 KVGN 15 september 2016 B. den Ouden b.denouden@berenschot.com Dank voor uw aandacht