De rol van gas en gasinfrastructuur op weg naar een duurzame energievoorziening Inbreng van Gasunie in consultatie RLI t.b.v. Energieadvies 2050: kansrijke routes naar een volledig duurzame energievoorziening N.V. Nederlandse Gasunie Groningen, juni 2015 1
I Inleiding Aanleiding De Raad voor de Leefomgeving en Infrastructuur (RLI) nodigt partijen uit mee te denken over het energieadvies dat zij in opdracht van het Ministerie van Economische Zaken schrijft. Wij geven graag gehoor aan deze uitnodiging. In deze bijdrage delen wij onze opvattingen en ideeën over de verduurzaming van onze energievoorziening en in het bijzonder de rol van gas en gasinfrastructuur in dat proces. Wij onderschrijven het uitgangspunt dat het er daarbij om gaat dat Nederland in 2050 80 tot 95% minder CO 2 -emissies ten opzichte van 1990 heeft, terwijl de energievoorziening niet alleen duurzaam is, maar ook betaalbaar en betrouwbaar. Die combinatie van eisen vormt enerzijds het hart van het duurzame dat wil zeggen maatschappelijk, ecologisch en economisch aanvaardbare karakter van ingezette veranderingen, maar vormt tegelijk de weerbarstigheid van de uitdaging. Wij geven hieronder onze visie op de energietransitie en spitsen daarbij de bijdrage van gas en gasinfrastructuur toe op de volgende aandachtsgebieden: - Systeemintegratie, flexibiliteit en leveringszekerheid - Warmtevoorziening in de gebouwde omgeving - Hernieuwbaar gas - Energie in de industrie, CCS - Mobiliteit en Transport 2050: transformatie van de energievoorziening Het RLI-advies wordt opgesteld tegen de achtergrond van complexe maatschappelijke vraagstukken en uitdagingen. De doelstellingen voor 2050 moeten behaald worden in een samenleving die een transformatie doormaakt op vele fronten tegelijk. Sociaal-maatschappelijke verhoudingen veranderen. De verhouding tussen individuen en instituties verandert. Decentralisatie en kleinschaligheid zijn voor velen de sleutelwoorden van de toekomst. Nieuwe technologieën zullen niet alleen meehelpen de opwekking van energie te innoveren en verduurzamen, maar ook de verdeling en benutting ervan steeds slimmer te maken en talloze bronnen en gebruikers aan elkaar te koppelen in nieuwe netwerken. ICT-innovaties zorgen ervoor dat concepten in opkomst zijn voor het slim delen van bezit. Dit geldt in toenemende mate ook voor de beschikbaarheid van energie. Als gevolg hiervan zullen nieuwe markt- en verdienmodellen hun intrede doen. Deze ontwikkelingen brengen veranderingen met zich mee voor de rol van grote, centrale energiesystemen zoals die voor gas. De spelers worden uitgedaagd met open vizier naar de toekomst te kijken, naar nieuwe samenwerkingen, met nieuwe stakeholders. Centrale systemen en netwerken komen in een dienende rol ten opzichte van een variëteit aan decentrale voorzieningen. De beschikbare capaciteit in de energieinfrastructuur op internationaal, regionaal en landelijk niveau maakt verdere verduurzaming op decentraal niveau mogelijk. Het is de uitdaging voor alle betrokken partijen om de energievoorziening zo in te richten dat deze energetisch klopt en tegelijkertijd op breed maatschappelijk draagvlak kan rekenen. Een energievoorziening die burgers en bedrijven perspectief biedt op een duurzame en tegelijk concurrerende economie, op een schone en tegelijk comfortabele, veilige en betrouwbare energievoorziening. Een betrouwbare, goed functionerende energievoorziening is van belang voor onze welvaart en ons welzijn. Waar het om gaat is dat de energievoorziening in balans is met wat onze leefomgeving nodig heeft. Een goed functionerende energieinfrastructuur heeft de capaciteit om de steeds grilliger wordende patronen van (decentrale) energieproductie en energieverbruik op te vangen. Die kracht is essentieel om duurzame energievoorziening mogelijk te maken en kan tevens bijdragen aan de versnelling van de verduurzaming. Want zowel op korte termijn (seconden, uren) als op de lange termijn (seizoenen, jaren) is de energiemarkt voortdurend in beweging. Om de onvermijdbare verschillen tussen vraag en aanbod van energie te overbruggen, is energieopslag nodig. Er blijft behoefte aan 2
grootschaligheid, bijvoorbeeld om optimaal de beschikbare capaciteit te benutten, het energienet te balanceren zodat het energiesysteem betrouwbaar en betaalbaar blijft. Tevens kunnen de regionaal en nationaal sterke punten van het energiesysteem op Europese schaal worden ingezet en tot economische meerwaarde leiden. Energietransitie: besparen en vervangen De vraag is welke keuzes Nederland moet maken om op een efficiënte en maatschappelijk aanvaardbare manier de energietransitie vorm te geven. Aan de beantwoording van die vraag willen wij bijdragen. De doelstelling voor 2050 impliceert een proces waarbij fossiele brandstoffen in een aantal marktsegmenten worden uitgefaseerd. In de huidige energievoorziening speelt fossiel aardgas een dominante rol. Een visie op energietransitie moet dus ook een visie zijn die de energetische functie van aardgas onderkent en die in relatie brengt met de alternatieven daarvoor. Daarnaast moet zij oog hebben voor de impact op de leefomgeving en de internationale energierelaties. In het proces van energietransitie naar een duurzame energievoorziening onderscheiden we een aantal elementen. Allereerst dient het gebruik van energie teruggebracht te worden. Energie die je niet gebruikt hoeft niet verduurzaamd te worden. Vervolgens het vervangen van fossiele energiebronnen door hernieuwbare. Naast zon en wind is hier een belangrijke rol voor biomassa weggelegd. En daar waar vervangen niet snel genoeg lukt, komt als - tijdelijke -maatregel het afvangen van CO 2 in beeld. Het proces van besparen en vervangen moet plaatsvinden zonder substantieel in te boeten op de betrouwbaarheid van het energiesysteem. Energieontwikkelingen verlopen langs verschillende sporen tegelijk. Gegeven de enorme verschuivingen die gerealiseerd moeten worden, is het van belang oog te houden voor zowel de individuele als de maatschappelijke kosten. Dit betekent dat niet alleen geïsoleerde lokale afwegingen gemaakt moeten worden maar dat ook kosten/baten-effecten op landelijk systeemniveau worden meegewogen. Tegen die achtergrond kunnen gas en infrastructuur in nauwe samenhang met andere (centrale en lokale) systemen een belangrijke rol spelen in het proces van besparen en vervangen. Internationale dimensie Het analyseren en optimaliseren van kosten/baten-effecten op systeemniveau omvat ook een internationale dimensie. Een sterke energie-infrastructuur met goede grensoverschrijdende verbindingen maakt het mogelijk dat hernieuwbare bronnen van verschillende aard en omvang optimaal kunnen samenwerken in een efficient energiesysteem en draagt bij aan de haalbaarheid van de duurzame business cases. Lokaal sterke elementen krijgen extra economische waarde als deze internationaal worden ingezet. Targets voor CO 2 -reductie en aandeel hernieuwbaar worden in eerste instantie op Europees niveau afgesproken en vervolgens doorvertaald naar specifieke nationale targets. Landen kennen een eigen specifiek type energieaanbod en eigen energievraagprofielen, afhankelijk van de geografische ligging en de lokale, klimatologische omstandigheden. Die diversiteit zal alleen maar toenemen. Het aandeel zonne-energie uit midden en Zuid-Europa zal groeien, er komt meer wind uit Noordwest-Europa en aanvoer van biomassa uit landen met voldoende duurzaam aanbod. Om dit goed te kunnen accommoderen, zijn internationale energieverbindingen en passende infrastructuur noodzakelijk die de diverse energiestromen fysiek aan elkaar kunnen koppelen. Hier hoort ook een beleids- en reguleringskader bij die deze internationale interconnectiviteit erkent en mogelijk maakt. In onze regio in Europa voorzien wij een krimpend aandeel van elektriciteit die centraal wordt opgewekt. Dat betreft vooral het base-loadvermogen. De vraag naar centraal vermogen zal zich steeds meer toespitsen op flexibele back-up. Als gevolg hiervan zal de flexibele inzet van gas toenemen. Als land met een sterke positie op de internationale gasmarkt, biedt dit kansen voor Nederland. 3
Bovenstaande veranderingen duiden op een transformatie van de rol van gas. In de navolgende paragrafen zal worden geschetst hoe de rol van gas in bijvoorbeeld de warmtemarkt evolueert van een energiebron en bulkleverancier van fossiele calorieën naar een energiedrager en leverancier van groene systeemcapaciteit. Dit houdt ook een transformatieproces in voor de huidige spelers, waaronder Gasunie. Business as usual is geen optie voor wie de vereiste doelstellingen wil realiseren. Naarmate de stip op de horizon verder weg gelegd wordt is het moeilijker te overzien wat de effecten van innovaties en distruptive technologies zullen zijn. Eén ding is zeker: in de periode tot 2050 zullen technologische doorbraken plaatsvinden die impact hebben, ook op gasgebied. Het is dus zaak te komen tot een robuust beleid en opties open te houden. Verduurzaming van de energievoorziening is voor geen enkele sector een eenvoudige opgave, maar er zijn wel verschillen. De elekticiteitsvoorziening heeft met meer wind en zon-pv goede aanknopingspunten voor verduurzaming, maar de overige 85% van het energiegebruik vindt voor een deel plaats in moeilijk(er) te verduurzamen sectoren zoals de warmtevoorziening in de bestaande bouw, en in nog sterkere mate, industrie en (zwaar) transport. Slim samenspel van energievormen moet daar uitkomst bieden. 4
II Oplossingen voor de groeiende behoefte aan flexibiliteit De energievoorziening van de toekomst onderscheidt zich op een aantal punten van de huidige situatie. Zij zal duurzamer zijn, en opgebouwd uit de bijdragen van uiteenlopende decentrale en centrale opwekkingsbronnen. Zon- en windenergie, hernieuwbaar gas, duurzame warmte en koude komen steeds meer in de plaats van de energieopwekking met fossiele bronnen. In het verlengde hiervan is er sprake van actieve deelname van een groot aantal nieuwe marktspelers, grotere en kleinere, waarbij de consument van energie steeds vaker ook de producent ervan is. Energie wordt op steeds meer plaatsen en door steeds meer partijen opgewekt. De beschikbaarheid van duurzame energie uit natuurlijke bronnen als water, warmte-koudeuitwisseling, wind en zon, zal op veel momenten niet samenvallen met de vraag naar energie. Dat speelt op alle niveaus, lokaal, regionaal, nationaal en Europees en op verschillende tijdsschalen. Flexibiliteit, energie altijd beschikbaar Wij verwachten dat het een uitdaging van formaat gaat worden om vraag en het aanbod van energie op elk moment op elkaar af te stemmen. We zien dat nu al in landen om ons heen, bijvoorbeeld in Duitsland. Duurzame bronnen als wind en zon zijn weersafhankelijk en hebben als kenmerk dat de geproduceerde elektriciteit binnen een paar uren sterk kan toe- of afnemen (op- en afschakelen). Ook zullen in winterperioden (geen wind, amper zon, koude periode) zich langdurige periodes (één of meer weken) voordoen waarin de elektriciteit uit wind en zon niet of nauwelijks beschikbaar is. Een ander voorbeeld: warmtepompen zullen een essentiële rol vervullen in de verduurzaming van de warmtevoorziening in de gebouwde omgeving. Tijdens een langdurige koude winterperiode zullen deze warmtepompen echter niet toereikend zijn om de temperatuur in de woningen op peil te houden en zullen energiegebruikers moeten kunnen terugvallen op de flexibiliteit van het achterliggende energiesysteem in welke vorm dan ook. Door dergelijke ontwikkelingen groeit de vraag naar flexibel op- en afschakelbare energie die op economisch verantwoorde wijze als back-up kan dienen voor wind, zon-pv en duurzame warmte. De omvang van deze flexibiliteitsmarkt zal gelijke tred moeten houden met de toename van het opgestelde wind en zon-pv vermogen, en de trend van de verdergaande elektrificatie van de energiemarkt. Die flexibiliteit is dus nodig om ervoor te zorgen dat het aandeel wind en zon kan blijven groeien. Verweven systemen bieden elkaar flexibiliteit Het bereiken van een maatschappelijk verantwoorde balans tussen verduurzaming en kosten vergt volle aandacht voor de interactie tussen energiemodaliteiten de werking van energievormen op systeemniveau. Een slim integraal energiesysteem stelt burgers en bedrijven in staat om op afroep te kunnen schakelen tussen energiebronnen en deelsystemen zodat er steeds een optimale balans is tussen duurzame inzet, energiezekerheid en kosten. Daarbij wordt gewisseld tussen verschillende energievormen en systemen zoals gas, warmte, koude en elektriciteit. Daarnaast wordt gebruik gemaakt van verschillende opslag- en conversiemogelijkheden waarbij energiedragers in elkaar worden omgezet. Als energienetwerken eenmaal adequaat met elkaar zijn verbonden kunnen zij ten opzichte van elkaar een flexibiliteits- en back-up rol vervullen. Door synergie in energie na te streven kan de verduurzaming van de energievoorziening betaalbaar en betrouwbaar en dus op een voor de samenleving acceptabele wijze worden doorgevoerd. 5
Vormen van flexibiliteit De toenemende flexibiliteitsbehoefte moet worden ingevuld met flexibiliteitsbronnen die duurzaam, betrouwbaar en betrouwbaar zijn. De toenemende flexibiliteits-behoefte kan onder andere worden ingevuld via de volgende bronnen: - Inzet van conventionele centrales. - Inzet van energieopslagen (van de Tesla Powerwall accu en vliegwielen die kortstondig elektriciteit kunnen leveren tot grootschalige gasopslagen en stuwmeren). - Vraagsturing, waarbij de vraag wordt aangepast aan het momentane aanbod, bijvoorbeeld opladen accu s op daluren. - Inzet van verschillende energiedragers via hybride toepassingen, bijvoorbeeld hybride warmtepompen. - Conversietechnieken: omzetting van elektriciteit in warmte (power to heat), druk (power to pressure), gas (power to gas) en produkten (power to products). De volgorde waarin deze middelen worden ingezet is voornamelijk afhankelijk van de actuele marktomstandigheden en in sommige gevallen de voorkeur van de afnemer. De verduurzaming van de energievoorziening en de daarmee toenemende flexibiliteitsbehoefte en back-up rol zorgt ervoor dat de energiedragers gas, elektriciteit en warmte steeds meer met elkaar verweven raken en met elkaar samenwerken. Deze samenwerking van energiedragers vindt niet alleen plaats op netwerkniveau, denk bijvoorbeeld aan gascentrales, maar ook steeds meer bij de eindverbruiker thuis. Een voorbeeld hiervan is de hybride warmtepomp die warmte kan produceren met elektriciteit en gas; een ander voorbeeld is een micro WKK die warmte levert aan de eigenaar aan de installatie en stroom aan de buren t.b.v. een warmtepomp. De energiedrager gas kan bij uitstek dienen als back-up en flexibiliteitsbron voor de elektriciteitsmarkt. Gascentrales kunnen in de toekomstige energievoorziening de leverings- en voorzieningszekerheid van het totale Nederlandse energiesysteem helpen garanderen. Deze inzet past tegelijk in een effectieve CO 2 -reductie, deels door de inzet van groen gas, deels doordat de gascentrales kolencentrales kunnen vervangen. Kolencentrales kunnen moeilijk economisch verantwoord opereren in een back-up functie (piekinzet), en al helemaal niet wanneer daar de afvang van CO 2 aan zou worden gekoppeld. 6
III Duurzame energie in de gebouwde omgeving Volgens de recent door Minister Kamp gepubliceerde Kamerbrief Warmtevisie (van 2 april 2015) moet de warmtevoorziening meer divers worden. De warmte voor de gebouwde omgeving zal op termijn volledig uit hernieuwbare bronnen moeten komen. Het aandeel gas in de warmtevoorziening zal dan dermate teruggedrongen zijn dat de resterende vraag naar gas volledig met hernieuwbaar gas kan worden ingevuld. In de visie van de Minister zal in 2050 de verwarming van veel huizen en bedrijfsruimten plaatsvinden via warmtenetten. De productie van warmte voor die warmtenetten zal, naast restwarmte, steeds meer plaats vinden met behulp van duurzame energiebronnen: geothermie, biomassa en groen gas. Het resterende deel van de huizen en bedrijven zal veelal verwarmd worden via elektrische en hybride warmtepompen, die voor de piekvraag, back-up en heet water gebruik maken van groen gas. Als op termijn seizoensopslag van warmte via een nieuwe techniek technisch en economisch haalbaar is, dan kan deze de back-upfunctie van het HR-keteldeel van de warmtepomp grootschalig overnemen. Daarmee komt groen gas vrij om elders te worden ingezet, bijvoorbeeld in de industrie of in het (zwaar) transport over de weg en het water in de vorm van bio-lng. Plaatsgebonden oplossingen De uitdaging in de verduurzaming van de warmtevoorziening ligt voor de netwerkbedrijven niet zozeer in het tot stand brengen van een jaarvolumebalans, maar in het zekerstellen van de uurbalans: de juiste hoeveelheid warmte, op de juiste plek, op het juiste moment. Centraal staat de capaciteitsvraag. De warmtevoorziening voor de gebouwde omgeving zal sterk door lokale omstandigheden worden bepaald. Restwarmte zal in bepaalde gebieden uitkomst bieden afhankelijk van de positionering van bronnen en afnemers ten opzichte van elkaar. Ook geothermie is plaatsgebonden. En aan afnemerszijde kunnen de omstandigheden ook sterk verschillen: verduurzaming van warmtevoorziening in oude binnensteden is een volstrekt andere opgave dan die in nieuwbouwwijken. Per situatie zal dus gekeken moeten worden wat energetisch, technisch en economisch de meest geschikte oplossing is. Daarbij moet ook naar de effecten op systeemniveau gekeken worden: een lokaal optimale oplossing staat niet garant voor een optimale grootschalige toepassing. Hierbij spelen netwerkkosten vaak een doorslaggevende rol. Nieuwbouw Het ligt in de rede dat op termijn nieuwbouwhuizen minder vaak van een gasaansluiting zullen worden voorzien. In veel gevallen zal een elektriciteitsaansluiting volstaan, in sommige gevallen zal daarnaast ook een warmteaansluiting worden gerealiseerd. Daarbij zal de benodigde flexibiliteit het beste lokaal op wijkniveau kunnen worden gerealiseerd om hoge kosten voor het verzwaren van elektriciteitsinfrastructuur te voorkomen. Gas zal kunnen helpen om deze flexibiliteit op wijkniveau te realiseren, bijvoorbeeld via WKK. Bestaande bouw Vrijwel de gehele huidige Nederlandse warmtevraag wordt beleverd via het gasnetwerk, dat ten tijde van hoge vraag een beroep doet op de opslagfaciliteiten in het gassysteem. Woningen en gebouwen hebben een hoge warmtevraag. Dit wordt weerspiegeld in enerzijds een grote volumevraag, en anderzijds in een zeer hoge capaciteitsvraag dat laatste om ook onder zeer koude omstandigheden voldoende warmte te kunnen leveren. Ongeveer 90% van de huidige woningen in Nederland zal er naar verwachting in 2050 nog zijn. Vermindering van het gebruik van fossiele brandstoffen in de bestaande bouw is daarom een noodzaak om de CO 2 -reductiedoelstellingen voor 2050 te halen. Daarbij voorop staat een besparing van de warmtevraag via isolatie en andere maatregelen. Bestaande huizen kunnen duurzaam worden verwarmd m.b.v. warmtepompen (elektrisch of hybride) of via een aansluiting op het warmtenet als er lokaal voldoende warmte beschikbaar is. 7
Hybride warmtepomp in de bestaande bouw Om de energievoorziening van bestaande woningen en gebouwen in 2050 volledig duurzaam te krijgen biedt de inzet van hybride warmtepompen goede mogelijkheden. Bij de hybride warmtepomp werken elektriciteit en gas slim met elkaar samen. Een elektrische (lucht)warmtepomp levert het grootste deel van de benodigde warmte en een aangekoppelde of ingebouwde kleine HRketel wordt slechts bijgeschakeld in het geval van een extreem hoge warmtevraag en/of bij piekverbruik (heet water). Het gebruik van gas wordt door deze techniek sterk teruggedrongen en de duurzame elektriciteit wordt dankzij de hoge efficiency optimaal gebruikt. Het grote voordeel is dat deze energiedragers optimaal gebruik kunnen blijven maken van de bestaande netten, waardoor kostbare netuitbreidingen vermeden kunnen worden. Dat is vooral van belang in de bestaande bouw, waar de warmtevoorziening een groot vermogen vereist onder koude weersomstandigheden. Bij toepassing van hybride warmtepompen is extreme isolatie en installatie van vloerverwarming niet altijd noodzakelijk, waardoor verduurzaming kan worden versneld en kosten worden gereduceerd. Verder kunnen hybride warmtepompen als een bron van lokale flexibiliteit worden ingezet en kunnen hiermee marktwaarde creëren. En als groen gas wordt gebruikt, dan is sprake van een volledig hernieuwbare energievoorziening in de gebouwde omgeving op betaalbare wijze. Warmtenetten Warmtenetten zullen in warmte gaan voorzien op plaatsen waar restwarmte (van centrales, industrie, afvalverbrandingsinstallaties en WKK s) beschikbaar is en lokaal op economische wijze aan de markt beschikbaar kan worden gesteld. Indien er een substantiële hoeveelheid restwarmte aanwezig is, ligt het in de rede deze in te zetten voor de warmtemarkt. Voorwaarde voor de levering van dit type restwarmte is dat deze wordt geproduceerd op een zo schoon mogelijke (geringe CO2 uitstoot) en efficiënte manier. Naast restwarmte kan er duurzame warmte t.b.v. van de warmtemarkt worden geleverd via biomassa, bodemwarmte, geothermie, zonnethermie en buitenluchtwarmte. Om investeringen in de warmtenetten en bijbehorende installaties zo laag mogelijk te houden kan ook hier de energiedrager (groen) gas worden ingezet om invulling te geven aan de piekwarmtevraag en eventueel als back-up. Warmtenetten hebben bij uitstek een lokaal of regionaal karakter. Het aantal leveranciers van warmte aan een warmtenet is relatief gering en het aantal afnemers van warmte is beperkt. Dit betekent dat deze concepten gevoelig zijn voor uitval aan aanbod- of afzetzijde. Dat kan onder andere optreden wanneer duurzame warmte op enig moment niet beschikbaar is, er minder restwarmte beschikbaar is (centrales of industrieën worden gesloten) of wanneer er minder restwarmte wordt gevraagd door de afnemers vanwege ver doorgevoerde energiebesparingsmaatregelen. Om lock-in effecten vanuit de aanbodzijde zoveel mogelijk te vermijden (bijvoorbeeld het vertrek van een industrie die restwarmte levert, vermindering van restwarmte van een afvalverwerking door minder aanbod van afval, een kolencentrale die restwarmte levert aan een warmtenet en om die reden niet afgeschakeld kan worden) verdient het aanbeveling het aanbod van geproduceerde restwarmte te spreiden over verschillende producenten en verschillende typen warmtebronnen, en daarnaast ook te zorgen voor geschikte back-up en voldoende redundantie. 8
IV Hernieuwbaar gas Naast hernieuwbare bronnen als zon en wind zal in 2050 ook biomassa een belangrijke rol spelen in onze energievoorziening. Nederland is dan wereldwijde koploper in biotechnologie. De biomassa zal primair hoogwaardig ingezet worden als een belangrijke grondstof voor industriële producten, voedsel en voeding. De reststromen worden voor energietoepassingen ingezet, in de vorm van hernieuwbaar gas 1. Het hernieuwbare gas kan het tegen die tijd fors gereduceerde volume aardgas voor een substantieel deel verduurzamen. Hernieuwbaar gas bevindt zich in 2050 midden op het kruispunt van de biobased economy en de duurzame energievoorziening. Het bevindt zich in de waardeketen van biomassa dat in eerste instantie als grondstof wordt gebruikt. Nadat waardevolle bestanddelen uit de biomassa gewonnen zijn, kan het restant omgezet worden in Syngas en biosng 2 en kan vervolgens in diverse marken als vervanger van aardgas worden ingezet. In de energievoorziening wordt hernieuwbaar gas gebruikt voor hogetemperatuurwarmte in de industrie, voor lagetemperatuurwarmte (met name piekinzet) in delen van de gebouwde omgeving, voor de productie van elektriciteit en warmte in bio-wkk-installaties en als brandstof voor zwaar transport (bio-lng). Onze verwachting is dat in 2050 minimaal een markt van 10 miljard m 3 -aeq hernieuwbaar gas zal bestaan, als onderdeel van de totale vraag naar duurzame biomassa. Om duurzame energiedoelstellingen te halen, zal naar onze verwachting veel meer hernieuwbaar gas noodzakelijk zijn. Deze hoeveelheid biomassa, die noodzakelijk is voor de transitie naar een duurzame economie, is op dit moment nog niet beschikbaar. De (internationale) biomassa stromen en duurzaam verantwoorde teelt zijn nog niet voldoende georganiseerd en er is nationaal onvoldoende biomassa beschikbaar om te voldoen aan de vraag. Daarnaast zijn er innovaties voor betere (efficiëntere en goedkopere) conversiemethoden naar hernieuwbaar gas noodzakelijk. Het is belangrijk tijdig - nú aandacht te besteden aan de ontwikkeling van biomassastromen, de ontwikkeling van een transparante en goed functionerende markt voor biomassa en de verbetering van conversiemethodes. Prioriteit hebben daarbij die ontwikkelingen die meervoudige waarde bieden voor zowel de duurzame energievoorziening, als de biobased economy als voor andere maatschappelijke vraagstukken, zoals het mestoverschot. We zullen deze dan ook in samenhang met elkaar moeten ontwikkelen. Systeemeigenschappen Hernieuwbaar gas heeft dezelfde systeemvoordelen als aardgas maar dan verduurzaamd: een efficiënte manier van grootschalig energietransport over de lange afstand, met volop mogelijkheden voor opslag en inzet in bestaande technologie (infrastructuur, verbrandingsapparatuur). De systeemimpact van een hernieuwbaar gas transitie zal daarom gering zijn. Hernieuwbaar gas vervult in de toekomst dus dezelfde flexibiliteitsrol. Vanuit die systeemeigenschappen vormt hernieuwbaar gas een belangrijke schakel in de toekomstige economie en energievoorziening. Dit geldt zowel voor binnenlands transport en distributie, als voor transport uit en naar - het buitenland. 1 Hernieuwbaar gas zal voor een groot deel bestaan uit groen gas (biogas uit vergisting en syngas uit vergassing, al dan niet opgewerkt tot aardgas kwaliteit) wat geproduceerd wordt uit duurzame biomassa. Een andere vorm van hernieuwbaar gas ontstaat op de langere termijn, wanneer overschotten van duurzame elektriciteit omgezet worden in duurzaam waterstof. 2 Via vergassing kan synthetisch gas (Syngas) worden geproduceerd dat zowel direct als grondstof in de chemie ingezet kan worden of opgewerkt kan worden tot bio Synthetic Natural Gas (bio SNG). 9
Uitdagingen Biomassa zal zoveel mogelijk eerst als grondstof worden gebruikt in de (chemische) industrie waartoe het deels wordt vergast tot Syngas en de restproducten worden gebruikt voor energietoepassingen. Er kan echter nog niet precies worden voorspeld welke sector welke hoeveelheden biomassa zal vragen en in welke vorm. Dit is onder andere afhankelijk van marktprijsontwikkeling van zowel biomassa als van de alternatieven. Voor 2030 is een aandeel van 5-10 miljard m 3 aeq ambitieus, maar haalbaar. Om dit volume te halen zijn aanvullende maatregelen nodig. De beschikbare binnenlandse hoeveelheid biomassa, inclusief reststromen, is op dit moment te klein om in de complete vraag uit de verschillende sectoren te voorzien. Import van biomassa of hernieuwbaar gas is daarom, via de bestaande gasinfrastructuur, noodzakelijk. Daarnaast zullen we in moeten zetten op: - Verbeterde conversietechnieken: de beschikbare biomassa als ook de reststromen in Nederland zo nuttig mogelijk omzetten voor energie- en industrietoepassingen. Vergassing van biomassa is één van de technieken die daarbij in beeld is. - Efficiënt inzetten en vergroten van biomassastromen: inzetten waar energetisch de meeste waarde kan worden uitgehaald. En de hoeveelheid biomassa die binnenlands en mondiaal beschikbaar is voor energie en industrie vergroten, inclusief ontwikkelen van importstromen en binnen de grenzen van duurzaamheid. - Vergroten hernieuwbaar gas productie: op dit moment wordt het potentieel van hernieuwbaar gas onvoldoende benut. Aanvullende maatregelen zijn nodig om de groen gas productie op te voeren. Nederland heeft een uitstekende uitgangspositie om de verdere ontwikkeling van hernieuwbaar gas ter hand te nemen, door het uitgebreide gasnet en door de grote kennis op het gebied van gas. Die uitgangspositie betekent ook een voorsprong bij het exporteren van kennis rond hernieuwbaar gas, want ook buiten Nederland wordt in de toekomst hernieuwbaar gas gebruikt. Het is daarom logisch dat juist Nederland prioriteit geeft aan een versnelde ontwikkeling van het potentieel van hernieuwbaar gas. Conversietechnieken - De vergistingstechniek biedt voor de kortere termijn grote kansen als het gaat om het vergroten van gasproductie uit GFT en rioolslib en mono-mestvergisting. Mest is de grootste biomassabron (2030: 30 PJ) om te benutten voor de productie van hernieuwbaar gas en de gelijktijdige ontwikkeling van een biobased economy. Door mestvalorisatie zijn er additionele grondstoffen te winnen. Kleinschalige mono-mestvergisting is een cruciale ontwikkeling om deze groei binnen milieukaders en een circulaire economie mogelijk te maken. - Bij vergassingstechnieken wordt droge of voorbewerkte biomassa omgezet in gas door verhitting. Door dit procedé wordt niet alleen het potentiële rendement van het biomassagebruik groter, maar wordt de biomassa ook veel flexibeler inzetbaar, bijvoorbeeld in vergelijking tot het bij- en meestoken van houtpellets in elektriciteitscentrales. Hiermee kunnen aanzienlijke productievolumes hernieuwbaar gas worden bereikt. Deze techniek biedt de mogelijkheid om optimaal gebruik te maken van grootschalige (geïmporteerde) biomassa voor de biobased economy, maar ook om reststoffen die nu nog verbrand worden in afval verbranding installaties (AVI s), om te zetten in gas. Hiermee kan Syngas worden geproduceerd dat zowel direct en als grondstof in de chemie ingezet kan worden of opgewerkt kan worden tot biosng dat in het aardgasnet kan worden geïnjecteerd of gebruikt als hernieuwbare brandstof voor de transportsector. De vergassingstechniek is bewezen in een pilot van 4 MW, voor marktintroductie is opschaling nodig. - Raffinage van biomassa, bijvoorbeeld van geteelde gewassen zoals gras, richt zich op het winnen van hoogwaardige stoffen zoals eiwitten uit de biomassa, waarna het restant verder kan worden verwerkt, bijvoorbeeld tot hernieuwbaar gas (cascadering). De eiwitten kunnen worden 10
ingezet in de foodsector, maar ook worden geraffineerd tot andere hoogwaardige chemische grondstoffen. Vergisting is een bewezen techniek, de winning en vooral de raffinage van eiwitten is in het ontwikkelstadium. Naast deze conversietechnieken bestaat er een stip op de horizon: grootschalige teelt van macroalgen is mogelijk in de oceaan en daar waar de zee gemiddeld 20 o C is. Met een groeitempo van 6% per dag is er grootschalige productie van bijvoorbeeld eiwitten en biogas mogelijk. Dit zijn potentiele game changers van de biobased economy. Ontwikkeling van nieuwe biomassastromen Het ontwikkelen van nieuwe biomassastromen voor hernieuwbaar gas en het optimaliseren van bestaande stromen is belangrijk omdat biomassa schaars wordt. Er zijn immers veel potentiele gebruikers. Het is zaak hierbij in ieder geval het nationale deel te maximaliseren. Optimalisatie van grasteelt voor bio-energie en voor biochemie-toepassingen past in dit beleid. Daarnaast moet ook het potentieel aan aquatische biomassa, zoals algen, ontwikkeld worden ter invulling van de grote toekomstige vraag naar biomassa. Waterstof Op dit moment wordt op basis van aannames over de ontwikkeling van kosten en technologie 3 voor de opwekking van duurzame elektriciteit en conversie in gas (waterstof of methaan) in 2050 uitgegaan van een productie van 7 TWh aan waterstof uit Power-to-Gas (P2G). Dat is ongeveer gelijk aan 700 mln m3 aardgas. De productie van waterstof via conversie uit (overtollige) hernieuwbare bronnen als wind is op dit moment nog niet rendabel. Een dergelijke systeemoptie is toekomstgericht maar vergt echter wel een voorbereidings-traject dat een flink aantal jaren in beslag gaat nemen en een visie op de mogelijke inpasbaarheid. Een toepassing die mogelijk eerder rendabel is, zijn P2G projecten waarbij CO2 reststromen worden samengevoegd met duurzame waterstof uit P2G tot methaan, en kunnen bijdragen om productie van hernieuwbare waterstof op gang te krijgen. Innovatie kan vorm gegeven worden in (grootschalige) pilots en proefprojecten, om de technologie beschikbaar en ook betaalbaar te hebben wanneer het opportuun is. Daarnaast zal een wet- en regelgevend kader moeten ontstaan waarin een markt voor waterstof uit hernieuwbare bronnen kan ontstaan. Vanuit het oogpunt van netbeheerders zullen we de mogelijkheid moeten creëren om meer waterstof bij te mengen in het gassysteem. Nieuwe apparaten zullen steeds bredere ranges aan gassen moeten kunnen accepteren. 3 ECN TKI-studie Exploring the role for P2G in the future Dutch energy system 11
V Energie in de industrie, CCS Elektrificatie, hernieuwbare bronnen zoals biomassa en diepe geothermie kunnen fossiele bronnen als aardgas in lagetemperatuurtoepassingen deels vervangen. De industrie maakt in tal van processen echter gebruik van hoge temperaturen die moeilijker zijn te verduurzamen. Inzetten op efficiencyverbetering en energiebesparing in processen levert incrementele verbetering op, maar om op de lange termijn te komen tot een volledig duurzame energievoorziening zal waarschijnlijk afvang, gebruik en opslag van CO 2 (CCS) te zijner tijd, na 2030, nodig zijn. CCS geldt weliswaar niet als een duurzame techniek, maar kan als tijdelijke maatregel worden ingezet om CO 2 -reductie doelstellingen in moeilijk te verduurzamen sectoren toch tijdig te realiseren. Het alternatief is het niet behalen van doelstellingen of het verplaatsen van bepaalde industriële processen naar andere landen. Dat laatste levert Nederland en Europa misschien wel een lagere CO 2 -uitstoot op, maar is afgemeten aan het globale klimaatbeleid en ten aanzien van welvaartseffecten contraproductief. Wij verwachten dat CCS indien het zal worden ingezet - vooral zal worden toegepast bij de energieintensieve industrie, en dat toepassing bij gas- en kolencentrales minder waarschijnlijk is. Een belangrijke kostenbepalende factor bij energiecentrales is het aantal vollast-uren. Centrale elektriciteitscentrales zullen naar verwachting steeds minder worden ingezet, vooral door toename van het aandeel hernieuwbare energie. Bij een lager aantal draaiuren zullen de kosten van CCS maar ook kosten voor elektriciteitsproductie toenemen. Onze verwachting is daarom dat het toepassingsgebied voor CCS vooral beperkt zal blijven tot de energie-intensieve industrie. Op dit moment (en mogelijk ook de komende jaren) is CCS nog te duur. Bij een hogere CO 2 -prijs, of wanneer het CO 2 -plafond fors wordt verlaagd en de ETS CO 2 -prijs voldoende hoge waarden krijgt, kan CCS mogelijk ingezet worden, mits er maatschappelijke acceptatie voor CCS is. Wij zijn echter wel van mening dat het verstandig is als nu reeds ontwikkeltrajecten opgezet worden, gericht op het opbouwen van kennis en ervaring op het gebied van CCS-technologie, kostenverlaging van CCS, het ontwikkelen van infrastructuur in Nederland en op het behouden van in Nederland ontwikkelde kennis. CCS vergt nadrukkelijke aandacht voor het verwerven van maatschappelijk draagvlak. Er zal gewerkt moeten worden aan het ontwikkelen van een goede aanpak die zich richt op vertrouwen en stabiele lange-termijn relaties met stakeholders. 12
VI Mobiliteit en Transport In 2050 is het personenvervoer voor het grootste deel elektrisch aangedreven en zijn conventionele brandstoffen uitgefaseerd of efficiënter geworden en verder verduurzaamd. Dit is sterk ingegeven door steeds verdergaande eisen voor emissienormen in mobiliteit en transport. Strengere eisen aan luchtkwaliteit en geluidsproductie in stedelijke gebieden zorgen voor een impuls voor schoon en stil vrachttransport. De inzet van gasvormige brandstoffen kent zowel een luchtkwaliteit-voordeel (vooral bijvoorbeeld fijnstof en stikstofoxiden) en geluidsvoordeel. Het zware transport en lange afstandtransport over de weg en water is minder afhankelijk van conventionele stookolie en diesel en is naast biodiesel deels overgegaan op LNG, dat voor een flink deel vergroend is (bio-lng). Op de kortere termijn (tot 2030) wordt in mobiliteit (met name personenauto s) naast elektrische aandrijving hernieuwbaar gas in de vorm van CNG (Compressed Natural gas) ingezet als overbruggingsoptie om op een betaalbare manier snelle CO 2 reductie en milieuvoordelen te behalen. Uitrol infrastructuur Voor het realiseren van een duurzame mobiliteits -en transportsector in 2030 en 2050, is een krachtige voortzetting van de uitrol van infrastructuur nodig. Voor de scheepvaart zullen we het aantal tankpunten en bunkerstations verder moeten ontwikkelen, om zo schepen en trucks te kunnen voorzien van (eerst fossiel en daarna bio-)lng. In Nederland kan Gate terminal reeds voorzien in het laden van vrachtwagens en kleine schepen met LNG. In de periode 2017-2025 zullen we moeten inzetten op uitbreiding van LNG bunkerstations op locaties als Harlingen en Eemshaven. Deze locaties kunnen belangrijke LNG-punten worden, ook op de route naar Noord-Duitsland, dat ook aansluiting zoekt. De uitrol van LNG-infrastructuur is ook in lijn met Europese Richtlijnen zoals de alternative fuel directive. De door deze Richtlijn gestelde doelstellingen ten aanzien van infrastructuur zijn echter niet toereikend om een dekkende infrastructuur te kunnen bieden voor zwaar transport en de scheepvaart. Hierin kan Nederland een belangrijke voorbeeldrol vervullen. Zowel trucks als de schepen zullen over moeten gaan op LNG. Hier zal door marktpartijen in moeten worden geïnvesteerd. Met name voor de scheepvaart gelden lange afschrijvingstermijnen (30-40 jaar) van vaartuigen en motoren en door beperkte investeringsmogelijkheden van schippers zijn (waarschijnlijk) stimuleringsmaatregelen voor de hermotorisering nodig. 13
VII Tot slot De omschakeling die in de komende jaren moet worden gemaakt om de doelstelling ten aanzien van duurzame energieproductie en inpassing hiervan te halen is zeer ambitieus. Om deze optimaal en tegen aanvaardbare kosten te kunnen realiseren zullen we op een steeds meer integrale wijze naar ons energiesysteem moeten kijken. En niet alleen vanuit een technisch perspectief, maar zeker ook in de context van het sociaal-economische systeem, het maatschappelijke debat en in de internationale context. Innovaties en nieuwe technieken zullen in een versneld tempo moeten worden ontwikkeld en duurzame maar bestaande technieken moeten worden opgeschaald. Een juiste prijs voor CO 2 emissies geeft hernieuwbare projecten en innovatie een impuls, waardoor op de langere termijn minder subsidies nodig zullen zijn. Tezamen met een slim verweven energie-infrastructuur helpt dit ervoor te zorgen dat de kosten van de energietransitie naar een volledig duurzame energiehuishouding aanvaardbaar zijn en onze economie nu en in de toekomst concurrerend is. 14