Routes naar CO2 neutraal 2050

KVGN 15 september 2016

b.denouden@berenschot.com

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.denouden@berenschot.com

B. den Ouden

Dank voor uw aandacht