routes naar co2 neutraal 2050 kvgn 15 september 2016 · routes naar co 2 neutraal 2050 kvgn 15...
TRANSCRIPT
Routes naar CO2 neutraal 2050
KVGN 15 september 2016
B. den Ouden
Deels eerder gepresenteerd in:
Verbindingsbijeenkomst Energiedialoog, 22 juni 2016
• Kosten van de Gasunie Verkenning 2050 Kostenberekeningen van het energiesysteem in de Gasunie ‘Verkenning 2050’ http://www.berenschot.nl/publish/pages/5341/kosten_van_de_gasunie_verkenning_2050.pdf
• 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) http://nieuws.berenschot.nl/verkenning-co2-neutrale-gastoekomst
• Flexpotentieel van hybride warmtepompen Belangrijk voor de (bestaande) gebouwde omgeving
Studies ter ondersteuning en uitwerking van
scenarioschetsen
3
In 2050 kan de ambitie van een CO2‐neutrale energievoorziening
worden gehaald
Primaire en secundaire energetische energiedragers:
2012 vs 2050 in TWh
382
45
3535
148
207
101
133
5845
0
100
200
300
400
500
600
700
-40%
Secundair 2050
347
98
143
26
Primair 2050
419
Primair 2012
696
1
5
Biomassa
Aardgas*
Hernieuwbaar gas Olie
Kolen
Zon
Wind
Biofuels
Geothermie Hernieuwbare elektriciteit
• 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 CO2-
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.
Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050
4
De Gasunie verkenning 2050 ligt qua kostenbeeld iets hoger dan het
RLI 95% scenario, en iets lager dan business-as-usual (huidige mix)
7,5
14,0
21,0 18,6 18,16,9
11,1
19,6 22,2 22,4
8,1
34,97,2 4,7 6,8
4,7
4,7
6,06,1
8,251,5
2050: RLI 95%
scenario met
Gasunie
prijsverwachtingen
0,8
2050: Gasunie
Groene
Verkenning
56,3
2050: RLI
95% scenario
53,7
2050 business
as usual*
64,7
2012 referentie
27,2
Vergelijking met andere scenario’s;
kosten 2050 versus 2012 (in € mrd) • Vergelijking met het
scenario dat Quintel heeft
opgesteld in opdracht van
RLI. (ook CO2 neutraal).
• Kosten vallen iets hoger dan
in het RLI scenario.
• Kosten zijn echter lager dan
het business as usual
scenario.
Mobiliteit
Elektriciteit
Warmte
Netwerk
CCS
* 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)
Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050
De kosten voor elektriciteit zijn voor een groot deel afkomstig van Wind
op Zee
13,3
4,70,4
1,40
2
4
6
8
10
12
14
Wind
op Zee
Hydro
(rivieren)
0,0
Accu’s Wind
op Land
Brandstoffen
en centrales
Groen gas Aardgas Gascentrales WKK
Zon-PV
Kosten voor elektriciteitsproductie en
afgeleiden in 2050 (in € mrd): uitgesplitst
naar belangrijkste elementen
121,3
97,9
78,1
165,3
369,1
111,5Wind op Zee
Hydro
Wind op Land
Zon-PV
WKK
Gascentrales
Kosten voor elektriciteit per opgewekte
eenheid (in €/MWh)
• 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 niet-
intermitterende bron voor
back-up )
2,6
5
Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050
6
De toename van netwerkkosten is voornamelijk toe te schrijven aan het
elektriciteitsnetwerk en het warmtenet
Kosten voor het netwerk in 2050: uitgesplitst
naar elektriciteit, gas en warmte (in € mrd)
1,8
4,2
2,1
1,6
0,8
2,4
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
+73%
2050
8,2
2012
4,7
Gasnet Warmtenet Elektriciteitsnet
• De hogere kosten
voornamelijk door
verzwaringen van het
elektriciteitsnet.
• Warmtenetten worden
duurder vergeleken met
2012. (voornamelijk
geothermie als bron)
• Kosten voor de
gasinfrastructuur voor 2012
zijn vastgesteld op €2,14
mrd (kostendaling van 28%
in 2050.)
Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050
De kosten voor de eindproductie van warmte zijn divers; isolatiekosten
nemen een groot deel in beslag
1,4
0,0
0,0
0,3
0,4
0,8
1,9
2,4
9,0
Elektriciteitskosten
Power2Heat
Zon-thermisch
Elektrische boilers
Power2Gas
Gasgestookt
Geothermie
Warmtepompen
Brandstoffen 3,3 Hern. gas Aardgas
Isolatie*
Kosten voor eindproductie warmte in 2050 (in € mrd):
uitgesplitst naar belangrijkste elementen
Kosten voor hernieuwbaar gas: uitgesplitst in
brandstofkosten en installatiekosten (in €mrd)
• 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
7
1,51 0,36 1,87 Kosten
hernieuwbaar gas
Biomassa Installaties
* 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.
Kostenramingen en inzichten bij de Gasunie Verkenning 2050
8
Potentieel voor groen gas
Bronnen: De Gemeynt et al. (2014), Reith (2006)
• Biomassa potentieel van
<0,5 BCM naar 2,4 BCM
in 2030.
• Zeewier kan dit
potentieel verruimen met
5 BCM
• Houtige biomassa voegt
(slechts) 40 PJ toe
zonder import.
0
500
1000
1500
2000
2500
2012 2020 2030
Mln
Nm
³ g
roe
n g
as
Zeewier
Stortgas
Gras
AWZI
RWZI
VGI
Energiegewassen
Kippenmest
Varkensmest
Rundermest
GFT
Verkenning CO2-neutrale gastoekomst
CCS techniek TRL* Eerste projecten vanaf
Post-combustion 9 Heden
Verbeterde post-combustion 5-7 2020
Pre-combustion 8 Heden
Oxy-fuel 7 2020
Chemical looping combustion (CLC) 4 >2025
Brandstofcel (SOFC) 4 >2025
9
CO2-afvang: sommige technieken al toepasbaar of bijna marktrijp
Verkenning CO2-neutrale gastoekomst
Verbeterde post-
combustion
55%
Brandstofcel
met afvang
59%
Chemical looping
combustion
51%
Oxy-fuel
48%
Pre-combustion
46%
Post-combustion
50%
Geen afvang
60%
Rendement van een gasgestookte elektriciteitscentrale bij verschillende CCS technieken(% LHV)*
TRL 9 TRL 8 TRL 7 TRL
5-7
TRL 4 TRL 4
CO2-afvang kost extra energie, maar dat kan worden
verminderd
Kosten voor vermeden CO2 bij groen gas en CO2-afvang
-200
-100
0
100
200
300
400
500€ p
er
ton
ve
rme
de
n C
O2
te
n o
pzic
hte
va
n
aa
rdg
as
2015-2020
2040-2050
Verkenning CO2-neutrale gastoekomst
11
Met behulp van het Energietransitiemodel is een scenario opgesteld
met duurzaam en gas als primaire energiedragers
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
2013 2050
Primair energetisch energieverbruik 2013 vs. 2050 (PJ)
Groen gas
Vloeibarebiobrandstoffen
LNG
Hernieuwbareelektriciteit
Afval
Vaste biomassa
Geïmporteerdeelektriciteit
Kolen
Aardgas
• Uitgegaan van afname totaal
primair energieverbruik tot
2050 van 13%.
• Aandeel aardgas lager, van
1400 PJ in 2013 tot 950 PJ
in 2050. (versterkt met groen
gas)
• Aandeel kolen en andere
fossiele brandstoffen in 2050
vrijwel volledig vervangen.
• gas wordt ingezet als groen
gas, ofwel als gas met CCS.
Verkenning CO2-neutrale gastoekomst
In dit scenario (zonder import van biomassa) kan de Nederlandse CO2-
emissie dalen met 96% ten opzichte van 1990, optioneel 100%.
• Grootschalig post-combustion CCS opgevolgd door pre-combustion CCS
met waterstofnet ook voor de kleinere industrie.
• Emissiedaling 96% ten opzichte van 1990.
• Volledig CO2-neutrale energievoorziening mogelijk met ofwel biomassa-
import, aquatische biomassa, energiebesparing industrie.
0
200
400
600
800
1000
Landbouw Gebouwdeomgeving
Industrie Overig Transport
Pri
mair
en
erg
ieverb
ruik
(P
J/jaar)
Scenario 1: primair energetisch energieverbruik zonder import van biomassa : gasinzet voor 89% CO2-neutraal, 96% daling van CO2-emissie t.o.v. 1990)
Groen gas
Vloeibare biobrandstoffen
LNG
Hernieuwbare elektriciteit
Afval
Vaste biomassa
Geïmporteerde elektriciteit
In gebouwde omgeving en
transport: aardgas/CCS
gerelateerd aan elektriciteit uit
gascentrales met CCS (op
momenten zonder duurzaam)
Verkenning CO2-neutrale gastoekomst
1
0,03
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Hybride WP
All-electric
Warmtenetten
Mlrd m3 gas eq./jaar
0,9
0,4
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Groen gas CV
All-electric
Warmtenetten
Mlrd m3 gas eq./jaar
Plaatje volgens warmtestudie CE Delft, 2015
.
13
Andere opties, verschillende infrastructureel gevolg
Groen gas
Groen gas
Verkenning CO2-neutrale gastoekomst
Variant met vooral electrificatie (all-electric en hybride)
Minder piekbelasting door hybride warmtepompen + door flexibiliteit geen netverzwaring nodig
①
②
Onderzocht voor bestaande
woningen
① Hybride WP versus all-electric
WP: sterke vermindering
piekbelasting en congestie
② Slimme Hybride WP : extra
flexibiliteit, minimale congestie
Flexpotenteel hybride Warmtepompen
Verschil nieuwbouw - oudbouw Nieuwe woningen Bestaande woningen
Zeer goede isolatie Isolatie tot een grens
Warmtevraag: zeer laag Warmtevraag blijft hoger
LT-verwarming kan
goedkoop en makkelijk
LT-verwarming
bewerkelijk en duur
Elektriciteitsnet direct
juiste zwaarte voor EWP
Meerkosten verzwaring
elektriciteitsnet bij EWP
Elektrische warmtepomp
prima toepasbaar
Elektrische warmtepomp
minder makkelijk
Geen gasnet nieuwbouw
Elektr. WP of soortgelijk
Hybride Warmtepomp
HWP met gas CV backup
Tempo: nieuwbouw en
renovatie (50 jaar)
Tempo: vervanging CV’s
(12-15 jaar)
Stop met: Gasnet nieuwbouw | Vervanging mono CV ketel
Flexpotenteel hybride Warmtepompen
Hybride
Warmtepompen:
Flexibel Potentieel
voorde Duurzame
Toekomst
B. den Ouden
Sectorleider Energie, Berenschot
Tempo maken
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)
Flexpotenteel hybride Warmtepompen
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
• 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 pre-
combustion 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
VERSCHILLENDE ROUTES DENKBAAR
• 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
CONCLUSIES
Routes naar CO2 neutraal 2050
KVGN 15 september 2016
B. den Ouden
Dank voor uw aandacht