-1-40010378-TDC 02-24457A
-2-40010376-TDC 02-24457A VOORWOORD Voor U ligt de, kortweg de Roadmap. Het is een technologieanalyse voor de elektriciteitsvoorziening van Nederland in een N-W Europees perspectief. Een Roadmap is een landkaart met daarop een net van wegen die naar een doel kunnen leiden. Een landkaart bepaalt niet waar we heengaan, het geeft hooguit een aantal wegen waarlangs we er zouden kunnen komen. President Roosevelt heeft midden dertiger jaren in de VS een Roadmap laten maken. Daarin was alles voorzien behalve zaken als radar, lasers, transistor, microprocessor, magnetron en dergelijke. Kortom, alle zaken die vandaag de dag zo n grote invloed op ons dagelijks leven uitoefenen. Dit maakt het aannemelijk dat ook een het gehalte zal hebben van een wereldkaart van Columbus. Een vaag idee van de contouren van continenten. Niettemin is de bewustwording van het bestaan van continenten al een wezenlijke stap in het bewustzijn dat naar nieuwe wegen voor de toekomst kan leiden. Net als de wereldkaart van Columbus is dus ook deze Roadmap niet compleet en in meerdere opzichten interpretabel. Maar het document geeft wel een overzicht van de verwachtingen en de kennis van de deelnemers van dit moment. Evenals een wegenkaart in het dagelijks gebruik, heeft ook deze Roadmap onderhoud nodig. Er worden nieuwe wegen aangelegd en oude wegen verdwijnen. Kunstwerken worden gebouwd, rondwegen worden geprojecteerd. Zo krijgen ook nieuwe technologische ontwikkelingen een andere impact in een nieuwe tijd. De deelnemers adviseren de Roadmap met een afgesproken regelmaat kritisch tegen het licht te houden en na te gaan of hij geactualiseerd dient te worden. Dit eerste exemplaar zal moeten groeien in bruikbaarheid en toepasbaarheid. De enige manier om dit te realiseren is de Roadmap te gebruiken en te bekritiseren zodat het volgende exemplaar een hogere betrouwbaarheid en bruikbaarheid gaat krijgen.
-3-40010376-TDC 02-24457A INHOUD blz. AANBEVELING VOOR ZEVEN CONCRETE INITIATIEVEN 4 SAMENVATTING 7 1 Inleiding 19 2 Uitdagingen voor de energie infrastructuur 21 bouwen aan een netwerk voor de digitale maatschappij 3 Elektriciteitsproductie in de geliberaliseerde markt 45 naar een evenwichtig portfolio 4 De duurzame energievoorziening 65 over strategie en technologie voor de toekomst 5 Biomassa en technologie voor een duurzame samenleving 77 op weg naar een duurzamere samenleving 6 Het vraagstuk van de demografie in Europa 87 het beheersen van de vergrijzing van de samenleving 7 Het transportvraagstuk en de logistieke modellen 97 het beheersen van de transport- en logistieke ketens 8 Overige relevante zaken voor de samenleving 111 beheersing van sociale en milieuaspecten in de digitale samenleving Bijlage A Bijlage B Bijlage C Bijlage D Roadmap deelnemers Alternatieve Toekomst Scenario s LTVE: een vertaling Omzetten van ideeën in business Literatuur Wie in de toekomst lezen wil moet in het verleden bladeren. (Andre Malraux)
-4-40010376-TDC 02-24457A AANBEVELING VOOR ZEVEN CONCRETE INITIATIEVEN De aankomende digitale kenniseconomie is een elektriciteitseconomie. Elektriciteit is dermate cruciaal voor onze toekomstige economische positie, dat de ontwikkeling van een betrouwbare, hoog efficiënte en duurzame elektriciteitsvoorziening bijzondere aandacht verdient. Een significant en aanhoudend patroon van investering in zowel RD&D voor elektriciteit als in de elektriciteitsinfrastructuur is noodzakelijk voor de regionale en mondiale lange termijn economie, welvaart en welzijn, de kwaliteit van het milieu en de veiligheid. Er is immers een vrijwel lineair verband tussen het elektriciteitsgebruik en het bruto nationaal product per hoofd van de bevolking, als in onderstaande figuur voor Nederland voor de periode 1945-2000 is weergegeven. kwh per hoofd van de bevolking 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 BNP/hoofd (euro's) Gebaseerd op de voorstellen van de Roadmap deelnemers en de visie van de experts zijn daarom een aantal (strategische) initiatieven en speerpunten geformuleerd, welke hieronder zijn weergegeven en die aan die doelstelling moeten bijdragen. Daarnaast adviseren de Roadmap deelnemers om bij de invulling van de EnergieOnderzoekStrategie (het EOS document van het Ministerie van Economische Zaken) van de voorstellen en ideeën in deze Roadmap gebruik te maken.
-5-40010376-TDC 02-24457A Nationale speerpunten - Factor 4 initiatief, bedoeld voor comfortverhoging en energiebesparing van gebouwen, kantoren en woningen door intelligente energievoorziening. Landelijk initiatief om in 7 jaar tijd de hoeveelheid energie en de emissies voor een standaard huis of gebouw te verlagen met een factor 4 door toepassing van nieuwe technologieën. Bijvoorbeeld decentraal geïnstalleerde trigeneratie met 60% rendement en elektrische warmtepompen met een COP >6 voor klimaatregeling of andere nieuwe technologieën zoals energieopslag en terugwinning. - Het kringloop-sluiten initiatief, bedoeld om afval te transformeren in schone energie. Landelijk initiatief om in 2025 de afvalkringloop te sluiten door het ontwikkelen van een geïntegreerd masterplan, gevolgd door 3 demonstratieprojecten in 2010. Dit project moet erin resulteren dat op termijn 50% van de kolen in de huidige centrales wordt vervangen door afval en dat schone biomassa centrales met hoog rendement worden gerealiseerd. - Het source-to service initiatief, bedoeld om in 20 jaar tijd bij een verdubbeling van de eindgebruikervraag naar energie de elektrificatiegraad in Nederland van 15% op 60% te brengen bij gelijkblijvend primair energieverbruik en afnemende CO 2 emissie door integratie van de energie-infrastructuur en verschuiving naar elektrische eindenergiediensten. Internationale speerpunten - Het nucleaire Brayton initiatief, bedoeld om een inherent veilige, modulair bouwbare reactor met gasturbines te realiseren zonder afvalprobleem. Initiatief op wereldschaal om een tweetal typen gasgekoelde nucleaire reactoren in de 20-100 MW range te ontwerpen en te evalueren, geschikt om te bedrijven in de vrije markt en met een elektrisch rendement van meer dan 50%. - Het MEGA-netwerk initiatief, bedoeld om de kenniseconomie sterk te stimuleren door aanbieden van intellectric diensten. Europees initiatief om in 10 jaar tijd een geïntegreerd elektriciteit-/informatienetwerk te creëren dat grote hoeveelheden elektriciteit en informatie gelijktijdig kan verwerken en dat volledig elektronisch gestuurd en beheerst kan worden door elektromagnetische vermogenstechnologie, elektronica en Wide Area Control and Protection technologie.
-6-40010376-TDC 02-24457A - Het Noordzee Windfestival, bedoeld om de mogelijkheden van offshore windenergie uit te baten en tot realisatie te brengen. Noord-West Europees initiatief voor offshore windparken met gestandaardiseerde windturbines en funderingen in de 10+ MW range voor minder dan 500 Euro per kwe met gespecificeerde betrouwbaarheid, beschikbaarheid en onderhoudbaarheid. Opslagsystemen en elektriciteitsnetwerken moeten de geproduceerde elektriciteit geschikt maken voor integratie in het slimme Europese net, dat tevens via de nieuwe energie-eilanden naar de Noordzee moet worden uitgebreid. Strategisch wereldwijd initiatief - Het Sol-Alamos initiatief, bedoeld om in 5 jaar tijd doorbraaktechnologieën op het gebied van zonne-energie te realiseren en tot economisch aantrekkelijke producten om te zetten. Doel is om leidende experts en kenniscentra te integreren in een (virtueel) netwerk en een speerpuntprogramma te definiëren met realisatie binnen 5 jaar van enerzijds hoogefficiënte zonnecellen met een rendement van 40% (bijvoorbeeld voor mobiele toepassing) met een kostprijs van 0,50 Euro per Watt en anderzijds de ontwikkeling van een productietechnieken voor stationaire zonnepanelen met een integrale kostprijs van 0,05 Euro per geleverde kwh.
-7-40010376-TDC 02-24457A SAMENVATTING Dit rapport is een samenvatting van een gezamenlijk onderzoek, uitgevoerd door KEMA en de Nederlandse Elektriciteitssector: The of kortweg de Roadmap. Met ondersteuning van ongeveer 100 deelnemers uit toonaangevende industrieen, instituten, universiteiten en relevante belangengroepen uit de samenleving wordt in de Roadmap getracht om een toekomstvisie te schetsen. Doel is te komen tot een energetisch efficiëntere samenleving en het creëren van optimale kansen voor een duurzamere kenniseconomie. De Roadmap tracht die visie te vertalen in een beperkt aantal doelen en de R&D wegen om die doelen te bereiken. KEMA, met behulp van EPRI, coördineert het proces van de ontwikkeling en de activiteiten voor de Roadmap. Het is een continu proces met een zo breed mogelijke participatie - ter stimulering van publieke en private investeringen in de R&D voor de elektriciteitsinfrastructuur - en in innovaties die elektriciteitstoepassingen mogelijk maken. Economie en Elektriciteit. In de vorige eeuw is de rol van elektrische energie steeds verder gegroeid in omvang en importantie. Was het gebruik van elektrische energie aan het begin van de vorige eeuw vrijwel nihil, thans is het ongeveer 15 % van alle energie welke gebruikt wordt in Nederland. Dit percentage is laag in vergelijking met de meeste EU-lidstaten en ontwikkelde landen. Dit lage percentage is ontstaan doordat in Nederland zeer veel energiesystemen zijn gebaseerd op decentrale, relatief inefficiënte verbranding van aardgas. Aardgas is een diamant, waar we door conversie naar elektriciteit een briljant van kunnen maken. Door elektronen in plaats van moleculen te exporteren, kan er een sterk toegevoegde waarde worden gecreëerd. Elektrificatie van de samenleving begint nu steeds meer bij te dragen aan een efficiënter gebruik van de primaire energiedragers als aardgas en aan een beter milieu. Op elektriciteit gebaseerde innovaties van plasma tot microprocessoren zijn essentieel voor een duurzame economische groei in de 21ste eeuw. Nieuwe ontwikkelingen moeten de kenniseconomie voeden en onze welvaart verzekeren en versterken in de komende decennia. Ontwikkelingen in sleutel technologieën, zoals motoren, computers en telecommunicatie hebben ons leven voortdurend veranderd alsook de economische productiviteit verhoogd. Het elektrische systeem is thans aan het uitgroeien tot een infrastructuur die gedurende lange tijd een kritische succesfactor zal blijken te zijn in de economische ontwikkeling. Want het gebruik van elektrische energie zal steeds verder toenemen door de introductie van efficiëntere en intelligente processen in de industrie, in het huishouden en voor het transport.
-8-40010376-TDC 02-24457A Het Roadmap Initiatief De behoefte aan een lange termijn energie visie voor Nederland in een Noordwest Europees perspectief is het primaire motief voor dit Roadmap Initiatief. Het is van belang om strategische ontwikkelingen te onderkennen (en daarop te anticiperen) in het transitieproces naar een duurzame, energie-efficiënte kenniseconomie. Daarbij rekening houdend met een aantal mondiale economische wereldmodellen, te weten Vrijhandel, Isolatie, Solidariteit en Ecologie, zie Appendix B. De economische mogelijkheden wanneer de juiste technologische ontwikkelingen worden gekozen bij deze transitie reiken veel verder dan bijvoorbeeld de marginale kostenbesparingen van deregulering. Elektrificatie kan zeer grote meerwaarde creëren. Het Roadmap proces is gestart om een gestructureerd en bruikbaar document aan te reiken aan een grote, diverse groep van belanghebbenden en technische experts om de mogelijkheden en kansen te onderzoeken voor op elektriciteit gebaseerde innovaties. Dit eerste Roadmap-proces heeft een aantal onderling samenhangende doelen of bestemmingen geïdentificeerd. De 6 belangrijkste Roadmap bestemmingen zijn: Modernisering van de elektriciteitstransport en -distributie infrastructuur om een grote hoeveelheid niet stuurbare decentrale elektriciteitsopwekking op te kunnen nemen en tegelijkertijd te voldoen aan de eisen voor betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de digitale kenniseconomie en van de informatiemaatschappij. Ook moet de infrastructuur voldoen aan de eis dat bulkhoeveelheden elektriciteit kunnen worden getransporteerd in de open markt op elk moment en naar elke plaats. Import en export zullen grotere eisen dan nu voorstelbaar gaan stellen aan de capaciteit van transportnetten. Het net zal moeten gaan voldoen aan de eisen van aanbieders en afnemers door geavanceerde besturings- en communicatiesystemen. Tijdspad: 2003-2008 Ontwikkeling van netwerken voor klantgestuurde dienstverlening voor interactieve, geïntegreerde energie- en communicatieafhankelijke diensten. Directe communicatie tussen de dienstverlener en de klant zal leiden tot grote hoeveelheden communicatie en realtime dienstverlening. Door microprocessor ontwikkelingen kan intelligentie op elk punt van het netwerk worden ingebracht en komt kunstmatige intelligentie beschikbaar voor elke gebruiker. Deze getransformeerde netwerken kunnen een groot aantal nieuwe intelligente elektrische eindenergiediensten realiseren, de zogenaamde "intellectrics", welke nieuwe niveaus van comfort, gemak, snelheid, efficiency en intelligentie binnen ieders bereik kunnen brengen. Een intelligent huis met een koelkast welke aangesloten is op het internet, kan bijvoorbeeld zelf over de stroomleveringvoorwaarden onderhandelen, reparaties of
-9-40010376-TDC 02-24457A onderhoud afroepen of inkopen doen bij de supermarkt. In de nieuwe digitale wereld, zijn real-time informatie en de elektriciteitstechnologie kernelementen geworden. Tijdspad: 2005-2010 Verhoging van de economische productiviteit en welvaart door de ontwikkeling van innovatieve elektrotechnologieën welke in staat zijn om de digitale kenniseconomie op een meer duurzame wijze te helpen ontwikkelen. In continentaal verband kan een nieuwe MEGA-infrastructuur voor de elektriciteit en communicatie dienen als stimulans voor het versnellen van de introductie van op elektriciteit gebaseerde innovatie in de economie en voor het koppelen van industriële processen aan nieuwe en efficiëntere methoden. In de krachtig concurrerende wereldeconomie van deze eeuw, zal de Europese Unie veel meer moeten kunnen bouwen op superieure innovatie voor concurrentie voordeel, welvaart en welzijn. Tijdspad 2008-2015. Verbeteringen in de transportinfrastructuur en systemen door gebruik van nieuwe transportsystemen en nieuwe op elektriciteit gebaseerde technologie voor een efficiënter gebruik van infrastructuren en de reductie van de effecten op het milieu. De uitdaging voor mondiale transport en logistieke modellen in een digitale samenleving is bijvoorbeeld een minimalisatie van het aantal verplaatsingen bij de behandelingen en de grondstoffen en de processen die leiden tot de eindproducten in de specifieke ketens. In de aluminiumindustrie van vandaag is de verplaatsing van de grondstof aluinaarde 40.000 tonkilometer voor het maken van 1 ton aluminium. Optimalisatie van de logistieke modellen van fabricage, assemblage en distributie van consumentenartikelen met gebruik van een intelligent inzamelings- en distributieconcept en Internet in combinatie met elektrificatie van het vervoer zijn een sleutel voor efficiënter, schoner en stiller vervoer. Tijdspad 2010-2020. Oplossing van de energiegerelateerde CO 2 problematiek door het op de meest efficiente en economische wijze aanpakken en het beheersen van de uitstoot van de broeikasgassen. De belangrijkste troef is het continu verbeteren van de energie efficiëntie van bron tot dienst door integratie van de energieketens ( exergiematching ) en elektrificatie van de eindenergiediensten. De strategie moet ook de verdere ontwikkeling van de historische trend van het de-carboniseren van energiesystemen versnellen en een brede portfolio aan opwekopties realiseren. Dit geeft flexibiliteit en vermindert de afhankelijkheid van bepaalde primaire energiebronnen. Uiteindelijk wordt verwacht, dat de energie portfoliostrategie zal resulteren in twee dominante energiesystemen: elektrische energie en waterstof, welke in staat zijn om voldoende schone en goedkope energie te leveren. Aan de groei van de energievraag moet in steeds sterkere mate worden voldaan met nietfossiele brandstoffen als waterstof en duurzame energiebronnen met hoge rendementen
-10-40010376-TDC 02-24457A als biomassa, windenergie en zonne-energie De kerngedachte dat elke natie hoe dan ook zijn eigen vervuiling moet opruimen is voor CO 2 niet steekhoudend. Hier zou een integrale wereldaanpak moeten gelden waarbij de goedkoopste techniek waar dan ook ter wereld voor reductiecompensatie van eigen vermogen mag gelden. Op deze wijze wordt een sterke incentive geschapen voor technologiedistributie wereldwijd en dat is een noodzaak voor het bereiken van de laatste Roadmap bestemming: een duurzame samenleving. Tijdspad: 2015-2025 Realisatie van een mondiale duurzamere samenleving door te voorzien in de behoefte van de groeiende wereldbevolking aan schone, efficiënte energie en de kansen te verbeteren voor de kwaliteit van het leven. De rol van elektriciteit is het aanreiken van een essentieel instrument met een topkwaliteit (exergiewaarde 1), met een groot verbeteringenpotentieel voor de ketenefficiency en effectievere exploratie van de hulpbronnen. Mondiale elektrificatie kan het gebruik van de hulpbronnen met circa 50% in het jaar 2050 reduceren en is de meest efficiënte strategie voor een meer duurzame structuur van de energievoorziening. Enige additionele duurzaamheidkansen die het biedt zijn grootschalige regionale en locale elektrificatie door gebruik van een portfolio van goedkope (de)centrale elektriciteitopwek opties, milieuvriendelijkere methoden voor gebruik van vaste brandstoffen en biomassa, vooral in de ontwikkelingslanden, elektrotechnologie voor verbeteringen van de efficiency in landbouw en het watergebruik en elektriciteitstransport in combinatie met een service infrastructuur voor continentaal, regionaal en interstedelijk gebruik. Tijdspad 2025-2050. Roadmap Bestemmingen: De Roadmap bestemmingen, zoals in figuur 1.1 in beeld gebracht, geven de belangrijkste doelen in de tijd gezien voor de elektriciteit- en energie-industrie in de 21-ste eeuw.
-11-40010376-TDC 02-24457A Figuur 1.1 Roadmap bestemmingen voor de komende 25 jaar Op basis van deze Roadmap en van de aannames over bevolking- en economische groei is het mogelijk om een beeld te vormen van de mondiale energiesystemen en het milieu in de komende decennia. Deze schattingen zijn gemaakt met gegevens en scenario s van de United Nations Development Project (UNDP) en de World Energy Council (WEC), maar werden aangepast naar aanleiding van de door de Roadmap deelnemers geïdentificeerde technologieën. Een geconcentreerde, wereldwijde inspanning tot verhoging van de efficiency, het omzetten van alle energievormen naar elektriciteit en reductie van de emissies naar het milieu van elektrische systemen is voorzien. Toch zal in de komende 50 jaar elke dag 500 MW aan verbeterde of duurzame nieuwe elektriciteit opwekcapaciteit in bedrijf moeten worden genomen om te komen tot een totaal benodigd vermogen van 10.000 GW voor de wereldbevolking in het jaar 2050.
-12-40010376-TDC 02-24457A Een enorme mondiale investering in menskracht en middelen zal noodzakelijk zijn om de Duurzame Mondiale Samenleving te bereiken. Hiervoor is het LTVE (Lange Termijn Visie Energievoorziening - 2000 tot 2050, zie Bijlage B) gebruikt als referentie voor de Electricity Technology Roadmap. Bestemmingen en Technologische Trends De kern van dit rapport concentreert zich op de manieren waarin technologische vooruitgang kan helpen in het realiseren van de Roadmap doelstellingen. Door het ontwikkelen van verbanden tussen technologieën en bestemmingen realiseerden de deelnemers zich dat zekere technologische trends en technologieontwikkelingen een sterke invloed hebben op meer dan een bestemming. De wetenschappelijke en technologische drivers die de sterkste invloed zouden kunnen hebben op de Roadmap bestemmingen zijn: Vermogenselektronica dat de kwaliteit en betrouwbaarheid van transport- en distributie kan verbeteren en tegelijkertijd significante verhogingen in vermogensstromen en transacties op de energiemarkt kan afhandelen. Op de microprocessor gebaseerde elektro-technologieën welke een grote sprong realiseren in de efficiency van elektriciteit (intelligente technologieën) Decentrale opwekking dichter bij de eindgebruiker met een steeds hogere conversie efficiency; vervolgen van concepten die markttechnisch interessant zijn bij grote aantallen Informatie technologie dat ons in staat stelt om steeds grotere distributie- en service- netwerken op te bouwen ter herdefiniëren van de relatie tussen de gebruikers en de leveranciers. Nieuwe materialen met verbeterde eigenschappen die ons in staat stellen om te werken aan, bijvoorbeeld, meer efficiënte vermogenselektronische apparaten en photovoltaïsche zonne-energie, hoge temperatuur materialen voor het onttrekken van arbeid uit hete gassen en stralingsbestendigheid bij nucleaire opwekinstallaties, recycling voor het terugbrengen van grondstoffengebruik en het reduceren van het energieverbruik. Bio-technologische toepassingen voor productiviteitsverbetering (biologische computer systemen, biometrische processen) en bio-oplossingen voor de uitdaging van de duurzame groei (koolstof opslagmethoden, biomassa voor elektriciteitsopwekking, hogere agrarische productiviteit, bio-systemen voor het reinigen van verontreinigde plaatsen, etc.) Snelle expansie van milieukennis in relatie tot de menselijke activiteiten op aarde, gereflecteerd in technologieën die negatieve consequenties minimaliseren voor de huidige en volgende generaties. Out-of-the-Box denken in het ontwikkelen en toepassing van nieuwe technologieën en systemen in plaats van het toevoegen van verbeterde technologieën aan bestaande systemen.
-13-40010376-TDC 02-24457A Het synergetisch karakter van deze technologische drivers is in tabel 1.1 te zien. In deze tabel geven de (grote) rode cirkels aan, dat de noodzakelijke technologie vrijwel zeker een sterke invloed zal hebben op een specifieke Roadmap bestemming, terwijl de (kleine) blauwe cirkel aan geeft dat de invloed minder belangrijk maar toch significant zal zijn. Tabel 1-1 Bestemmingen en Technologische Drivers Bestemmingen Wetenschap en Technolo- Modernisering Realiseren Verhogen Beheer- Oplossen Beheersing gie van de elektri- van klantge- van eco- sing van van de CO 2 van mondiale citeittransport domineerde nomische transport emissie Duurzaamheid en distributie service net- producti- en logis- problema- infrastructuur werken viteit in een tieke ke- tiek digitale tens Drivers kennis economie Decentrale Opwekking Vermogenelektronica Microprocessor gebaseerde Elektrotechnologie Real-time Informatie Verwerkingstechnologie Nieuwe Materialen Biotechnologie Milieukennis en Milieutechnologie
-14-40010376-TDC 02-24457A Tabel 1-2 is een samenvatting van de inschattingen, gemaakt door de deelnemers in Europa en de VS inzake mondiale energiesystemen en het milieu. Speciale aandacht wordt gevraagd voor het feit dat in de toekomst de bevolking, de productiviteit en de elektriciteitsgraad in de totale energieverbruik zullen toenemen, terwijl de energie intensiteit in het gebruik zal afnemen. De actuele trend in de opbouw van de opwekcapaciteit zal gevoelig zijn voor deze factoren, alsook voor toekomstige ontwikkelingen. Als voorbeeld, elektrificering van de transportsector zou het elektriciteitsverbruik kunnen verhogen tot ongeveer 15 % (10*10 12 kwh) in 2050 met een gelijke reductie van de aardolie afhankelijkheid. Dit hoeft niet een overeenkomstige verhoging van de traditionele elektriciteitsopwekking te betekenen gelet op de verwachtte vooruitgang in mobiele elektriciteit opweksystemen en in opslagtechnologie. Deze schattingen zijn bedoeld om als beginpunt te worden gebruikt voor het specificeren van de mondiale energiebehoeften in 2020 en 2050.
-15-40010376-TDC 02-24457A Tabel 1-2 Voorlopige Schattingen voor de Mondiale Energie Systemen en het Milieu Aanname Jaar 2000 2020 2050 Bevolking (Miljard) 6,2 8 10 Bruto Nationaal Product, miljard Euro s (1990) 32.000 50.000 100.000 Energie Systemen Schattingen Primair energiegebruik, Gtoe per jaar (Gtoe: gigatonnen olie equivalent) 10 13 17 Energie-intensiteit, Gtoe per 1000 miljard Euro 0,31 0,26 0,16 Elektriciteitsfractie van primaire energie 0,38 0,5 0,7 Energieconversie efficiency (Mondiaal gemiddeld) 0,32 0,4 0,5 Elektrische energie consumptie (10 12 kwh per jaar) 13 28 60* Elektriciteit opwekcapaciteit (Gigawatt) 3 5 10 Kosten voor mondiale service, 1990 EUR/kWh 0,14 0,11 0,06 Milieu Schattingen Maximum koolstofemissie (Gton per jaar) 7 8 7-10 Overige Emissies Omlaag Minimaal Minimaal Afvalstromen Omlaag Minimaal Minimaal * Inclusief 10x10 12 kwh voor elektrische transportsystemen Bronnen : UNDP, WEC, DOE/EIA en EPRI-analyses De technische prioriteiten De Roadmap probeert een inschatting te geven van een serie van technologieën welke kritische zijn voor het bereiken van de zes kritische bestemmingen. Het plaatje dat over de tijd ontstaat ziet er als volgt uit: Op korte termijn bijvoorbeeld in dit decennium, zal de focus moeten zijn op: Brede toepassing van op silicium - en post-silicium- gebaseerde vermogens elektronica systemen voor bewaking en beheersing van elektriciteitstransport- en distributiesystemen.
-16-40010376-TDC 02-24457A Integratie van decentrale opwekking en locale opslag in gemoderniseerde elektrische netten opererend in een concurrerende markt en een digitale kenniseconomie. Creëren van nieuwe, interactieve, klantgestuurde dienstverleningsmogelijkheden. Versnelde mondiale inzet van de schoonste en meest energie-efficiënte fossiele brandstoffen voor elektriciteitsproductie technologieën, inclusief afval, teneinde de kringlopen te sluiten. Ontwikkeling en inzet van nieuwe milieuvriendelijke energiesystemen, ook betaalbaar voor ontwikkelingslanden met name in relatie met schoon water. Versnelling van de RD&D op het gebied van potentiële doorbraken in duurzame en nucleaire elektriciteitsopweksystemen. Versnelling van de RD&D op het gebied eindgebruikers energie-efficiency en productiviteit verbeterende technologieën, inclusief elektriciteitopslag op grotere schaal. Op middellange termijn, bijvoorbeeld de komende twee tot drie decennia, als vervolg op de opgezette basis zou gewerkt moeten worden aan: Versnelling van de mondiale elektrificatie van de industrie en de transportsector, voor verbeterde efficiency, productiviteit en milieubescherming. Implementatie van een nieuwe geïntegreerde energie-infrastructuur en sterke verschuiving naar elektrische eindenergiediensten. Revitalisering van de optie van kernenergie door het introduceren van efficiënte, inherent veilige en op de gascyclus gebaseerde decentrale opwekcapaciteit en de introductie van goedkope duurzame opweksystemen die bijdragen aan de CO 2 -arme mondiale elektrificatie. Inzet van robuuste elektriciteitsopslagsystemen op netwerk niveau - ter handhaving van de betrouwbaarheid, flexibiliteit en kwaliteit van de elektriciteitslevering en de levering van elektriciteitsdiensten. Efficiëntere, doelmatigere en goedkopere ontwerpen voor regionale dienstverleningsinfrastructuren voor energie, communicatie, transport, water en hygiëne (afvalbehandeling). Op lange termijn omstreeks 2050 en verder, zullen de doelstellingen moeten zijn: Wereldwijde universele elektrificatie om een efficiënt gebruik van energie, land en water te realiseren; en verder minimalisering van de afvalstromen van de industrie, landbouw en steden om zodoende een duurzamere toekomst te creëren. Mondiale ontwikkeling van hoog efficiënte productie- en distributiesystemen voor elektrische energie voor het reduceren van de kosten en het verder verbeteren van de milieuprestaties van de geïntegreerde energie-infrastructuur.
-17-40010376-TDC 02-24457A Een steeds groter deel van de energie baseren op kernenergie en duurzame bronnen om koolstofemissies en de afhankelijkheid van niet duurzame bronnen te verminderen. Het faciliteren van de Initiële Roadmap RD&D Activiteiten Het zal duidelijk zijn dat voor het realiseren van de visie in de Roadmap de overheid en het bedrijfsleven beiden nodig zullen zijn. De Roadmap deelnemers zien een behoefte voor een gestructureerde lange termijn energiebeleid en de noodzaak voor een belangrijke vergroting van de investeringen in elektriciteitgerelateerde RD&D. In de komende jaren, verwachten de deelnemers een faciliterende overheid die zal komen met (strategische) initiatieven voor een energieprogramma met speerpunten conform deze Roadmap aanbevelingen. De betrokkenheid van de beleidsmakers moet een belangrijk deel blijven in het implementeren van de Roadmap. Onderwerpen die tevens aandacht vragen zijn de huidige inefficiënties van gefragmenteerde en ongecoördineerde RD&D initiatieven door versnippering van de instituten. Tevens is een beleid nodig om de herstructurering van de industrie in bepaalde gevallen te kunnen compenseren. Belangrijk voor succes zal zijn het creëren van nieuwe financiële belangstelling voor participatie in publieke/private samenwerking op het gebied van RD&D initiatieven om zo de risico s voor de ontwikkeling van strategische technologieën te kunnen delen. Overheidsinitiatieven zijn daarbij nodig en gewenst. Naast goede regelingen zoals loonbelastingvoordelen bij investeringen in research via de WBSO kan gedacht worden aan innovatieve kapitaalsinvesteringen, productie en milieuverbeteringen, verbeterde intellectuele eigendomsbescherming, marktstimulering en aankoopbeleid en gestroomlijnde regelgeving ter facilitering van de nodige innovatie. Op het gebied van energie-efficiency en betrouwbaarheid van de elektriciteitssystemen is het ook gewenst om duidelijke (minimum) prestatiestandaards en specificaties vast te stellen. De overheid zou net als de industrie een bepaald percentage van haar omzet voor RD&D moeten reserveren.
-18-40010376-TDC 02-24457A De Roadmap verschaft informatie over de strategische research en technologie, nodig voor het bereiken van de bestemmingen. Deze informatie kan gebruikt worden voor het verschaffen van inzicht voor de noodzakelijke fondsen voor de RD&D programma s. De Roadmap participanten hebben de stap naar de kwantificering van deze benodigde fondsen nog niet gemaakt. In veel gevallen is de ontwikkeling van technologieën al verder gevorderd dan de strategische RD&D die hierboven wordt geadresseerd. Het vertalen van de gewenste ontwikkelingen uit de Roadmap tot producten zal dan een zaak zijn voor toegepast onderzoek, ontwerp, engineering en productietechnologie. Dit zal vooral de taak zijn van de industrie. Het duidelijk en met commitment vaststellen van de strategische doelen zal dan ook in veel gevallen leiden tot initiatieven vanuit de industrie, zoals te zien is bij de ontwikkeling van bijvoorbeeld de off-shore windenergie, maar ook van microprocessoren en biomassa installaties.
-19-40010376-TDC 02-24457A 1 INLEIDING "Technologische verandering komt niet tot stand door een Roadmap, maar door een man, een plan en een ramp" De voor Nederland wordt ontwikkeld door KEMA als een gezamenlijk project van de Nederlandse en Europese experts uit de industrie, de universiteiten en de samenleving, ondersteund door de overheid. Doel is het onderzoeken van de mogelijkheden en bedreigingen voor innovaties op het gebied van elektrotechnologie voor de komende vijfentwintig jaar en het beheersen en faciliteren van de transitie naar een digitale kenniseconomie en duurzamer samenleving. Tot heden hebben circa 100 organisaties deelgenomen, met KEMA en haar sponsors, in het tot stand brengen van een visie en mogelijkheden voor het structureren van de kenniseconomie in de digitale samenleving met als basis de toename van de waarde van elektriciteit in de samenleving. Deze visie is vertaald in een set van technologische einddoelstellingen en wegen in research en technologische ontwikkelingen om die doelstellingen (mijlpalen) te bereiken. KEMA begeleidt het roadmapping proces, met ondersteuning van EPRI-USA, als een investering in de toekomst voor de Nederlandse kenniseconomie en als een richtlijn voor het structureren en vergroten van de waarde van publieke en private investeringen in research en ontwikkeling. Het Initiatief zoekt naar nieuwe wegen en technologieën in een periode van grote reguliere, politieke, technologische en institutionele veranderingen in de elektriciteitssector en de samenleving. De strategische keuzen die nu gemaakt worden kunnen verregaande consequenties hebben voor de toekomst van ondernemingen en van het land. De noodzaak om belangrijke beslissingen te nemen die zullen leiden tot wezenlijke veranderingen in onze samenleving is duidelijk waarneembaar. Dit versterkt de behoefte aan een toekomstvisie en geeft de reden aan voor het starten van de Electricity Technology Roadmap.
-20-40010376-TDC 02-24457A