Woonpunt levert betaalbaar wonen voor mensen die dat nodig ...
Systeemintegratie€¦ · Systeemintegratie is het proces van integratie tussen de...
Transcript of Systeemintegratie€¦ · Systeemintegratie is het proces van integratie tussen de...
Systeemintegratie
KVGN Webinar, 15 juli 2020
Marijke Kellner (Gasunie), Gert van der Lee (Tennet), Maarten Afman (Liander)
2
Agenda
Wat is systeemintegratie?
Waarom doen we een Integrale Infrastructuurverkenning 2030-2050 (II3050)?
Welke Klimaatneutrale Energiescenario’s 2050 zijn ontwikkeld?
Welke tussenresultaten zijn al beschikbaar?
Hoe gaan we verder?
Systeemintegratie is het proces van integratie tussen de energiewaardeketens en
energiedragers om de energietransitie betaalbaar, betrouwbaar en met voldoende
draagvlak uit te kunnen voeren. Ten aanzien van dit toekomstige CO2 vrije energiesysteem
is het maatschappelijke optimum leidend.
3
Wat is systeemintegratie?
4
IntegraleInfrastructuurverkenning
Investeringsplannen (IP’s)- 9 netbeheerders
Nationale Agenda Laadinfrastructuur (NAL)- 5 regio’s
Regionale Energie Strategieën (RES)- 30 regio’s
Transitievisie warmte- 355 gemeenten
Uitvoeringsplannen wijken- 10000+ wijken
Focus: 2030-2050Integraal
Focus: 2030 (& 2050)
Focus: 2030
Focus: 2030
Scenario’s voor 10 jaar
Integrale benadering in industrieregio’s Focus:
2030-2050
Focus: 2020-2030
Ontwikkelingen op het netwerk en energiesysteemTennet en Gasunie ontwikkelen samen met de regionale netbeheerders een integrale infrastructuurverkenning 2030-2050 met scenario’s en ontwikkelpaden voor de energie infrastructuur. Hierin worden inzichten vanuit de energiesector, vraagontwikkeling in de industrie en bevindingen vanuit de regionale energiestrategieën (RES-sen) meegenomen. Ontwikkelingen op de Noordzee en binnen Europa vormen relevante context voor deze verkenning. In Q1-2019 hebben Tennet en Gasunie samen de eerste Infrastructure Outlook 2050 gepresenteerd.
De netbeheerders (2 TSO’ en, 7 DSO’s) ontwikkelen ieder een investeringsplan, waarin duidelijk wordt welke ontwikkelingen zij zien en tot welke uitbreidingsinvesteringen en vervangingsinvesteringen deze leiden. Het investeringsplan is een 2-jaarlijkse wettelijkeverplichting.
30 RES regio’s moeten een regionale energiestrategie maken, met regionaal gedragen keuzes voor de opwekking van duurzame elektriciteit, de warmtetransitie in de gebouwde omgeving en de daarvoor benodigde opslag energie-infrastructuur.
In verschillende industrieregio’s werken industrieën, provincie, gemeentes, netbeheerders en andere stakeholders samen aan een regionale systeemstudie. Vanuit een integrale benadering worden de ontwikkelingen van industrie, gebouwde omgeving, transport, landbouw en duurzame opwek tot 2050 in beeld gebracht. In samenhang met de landelijke Integrale Infrastructuurverkenning geeft dit zicht op de benodigde infrastructuurontwikkelingen.
355 gemeenten stellen uiterlijk eind 2021 een transitievisie warmte vast met daarin het tijdspad waarin wijken worden verduurzaamd voor besluitvorming over de energie-infrastructuur van een wijk. Voor de wijken waarvan de transitie voor 2030 gepland is, is ook het duurzame alternatief voor energie bekend (duurzame elektriciteit, duurzaam gas, duurzame warmte) met zo nodig aanpassingen aan energie-infrastructuur.
Gemeenten bepalen in samenspraak met de betrokken stakeholders de termijn voor de beëindiging voor de levering van aardgas in deuitvoeringsplannen, die vanaf 2022 worden opgesteld. Hierin staat ook de definitieve keuze voor de alternatieve energie-infrastructuur van een wijk. Definitieve keuzes die voortkomen uit de uitvoeringsplannen op wijkniveau worden opgenomen in de RES 2.0.
5 NAL regio’s dienen zorg te dragen dat de laadinfrastructuur geen drempel vormt bij de uitrol van elektrisch vervoer. De ontwikkelingen in de Nationale Agenda Laadinfrastructuur richten zich op: plaatsingsbeleid, uitrolplannen, het versnellen proces en vaststellen basisvoorwaarden laadinfrastructuur, informatievoorziening, prijstransparantie, open protocollen open markten, smartcharging, innovatie en logistiek.
Regionale systeemstudies
7
6
5
4
3
2
1
Nieuw Industrie: CES-sen
4
5
Agenda
Wat is systeemintegratie?
Waarom doen we een Integrale Infrastructuurverkenning 2030-2050 (II3050)?
Welke Klimaatneutrale Energiescenario’s 2050 zijn ontwikkeld?
Welke tussenresultaten zijn al beschikbaar?
Hoe gaan we verder?
6
Klimaatakkoord: focus op CO2 reductie vraag en aanbod
AANBOD VRAAG
Maar als vraag en aanbod sterk
veranderen: welke infrastructuur
is dan nodig?
Infrastructuur is belangrijke
randvoorwaarde voor CO2 reductie
7
Infrastructure Outlook 2050 door Tennet en Gasunie
2017 2018
Energiescenario’s 2050 Infrastructuurverkenning 2050
Belangrijkste inzichten vanuit Infrastructure Outlook 2050
- Zowel elektriciteits- als gasinfrastructuur spelen
een cruciale rol in toekomstig energiesysteem
- De energienetwerken (elektriciteit, waterstof en
methaan) moeten verder aan elkaar worden
gekoppeld (P2G en centrales)
- Ook na 2030 zullen elektriciteitsnetten verder moeten
worden uitgebreid
- De locatie van P2G (dichtbij duurzame opwek) en
import van groene moleculen kan de uitbreiding
van elektriciteitsnetten beperken.
- In 2050 is gasopslag nodig als seizoensopslag
(waterstof in zoutcavernes) voor energiesysteem
gebaseerd op zon en wind
8
Integrale Infrastructuurverkenning afspraak in Klimaatakkoord
2017 2018 2019
Klimaatakkoord:“Gasunie en TenneT nemen samen met de regionale netbeheerders in
2019 het initiatief om een Integrale Infrastructuurverkenning 2030-2050
op te stellen waarin inzichten vanuit de energiesector, vraagontwikkeling in
de industrie en bevindingen vanuit de regionale energiestrategieën
(RES’en) worden meegenomen. Daarbij worden relevante stakeholders
betrokken, waaronder marktpartijen.
Deze infrastructuurverkenning 2030-2050 dient als leidraad voor onder
andere de investeringsplannen van de netbeheerders en voor
investeringen door marktpartijen. De verkenning is gereed in 2021.”
Energiescenario’s 2050 Infrastructuurverkenning
Integrale Infrastructuurverkenning 2030 - 2050
1 apr 1 jul 1 jan 1 okt 1 apr
Fase 0
Voorbereiding
Fase 1
Scenario’s 2050
Ondersteuning door
Berenschot / Kalavasta.
* Ruimtelijke impact door EZK
Afgestemde scenario’s 2050 met
uurprofielen en regio-specifiekResultaat
START AFRONDING
1 sep
2019 2020 2021
Goedkeuring
Programma op
6 juni 2019
9
Klimaatneutrale energiescenario’s in april 2020 publiek
Integrale Infrastructuurverkenning 2030 - 2050
1 apr 1 jul 1 jan 1 okt 1 apr
Fase 0
Voorbereiding
Fase 1
Scenario’s 2050
Fase 2
Netwerkanalyses
Fase 3
Infra ontwikkelpaden
Ondersteuning door
Berenschot / Kalavasta.
* Ruimtelijke impact door EZK
Met geïntegreerde netwerkanalyses
door gezamenlijke netbeheerders
Afgestemde scenario’s 2050 met
uurprofielen en regio-specifiek
Resultaat Infrastructuurontwerpen voor 2050 (E, G, H2, W, CO2)
• Mogelijkheden hergebruik bestaande infrastructuur
• Aandacht voor offshore infrastructuur (o.a. plek elektrolyse)
Met doorvertaling naar
totale kosten keten.
* Ruimtelijke impact door EZK
Infrastructuur ontwikkelpaden
voor 2030-2050
Impact kosten, ruimte, maakbaarheid
START AFRONDING
1 sep
2019 2020 2021
Goedkeuring
Programma op
6 juni 2019
Klimaatakkoord 2030
2050 Regionaal
2050 Nationaal
2050 Europees
2050 Internationaal
Startpunt 2030 Eindbeelden 2050Eindproduct:Infraontwikkelpaden
2030-2050
12
Agenda
Wat is systeemintegratie?
Waarom doen we een Integrale Infrastructuurverkenning 2030-2050 (II3050)?
Welke Klimaatneutrale Energiescenario’s 2050 zijn ontwikkeld?
Welke tussenresultaten zijn al beschikbaar?
Hoe gaan we verder?
13
Kader Integrale Infrastructuurverkenning 3050
Beschrijving van het totale energiesysteem, inclusief bunkers
Systeemintegratie integraal onderdeel
Analyse van alle gas en elektriciteitsnetten (E, G, H2).Tevens verkenning van W, CO2 en offshore
14
Kader Integrale Infrastructuurverkenning 3050
TenneT transportnet Gasunie transportnet RNB’s distributienet
15
De scenario’s: hoekpunten van speelveld
Eén combinatie uit groep parameters voor energievraag en -aanbod.
Hoofdpunten scenario’s
• Nederland haalt CO2-doelen door regionale ontwikkeling
• 100% CO2-reductie
• Energetisch bijna zelfvoorzienend
• Import van pyrolyse-olie en kolen voor chemie en staal
• Krimp van energie-intensieve industrie
• Regionale projecten
• Circulariteit speerpunt voor goederen en voedselproductie
• Nederland haalt CO2-doelen nationaal als koploper in Europa
• 100% CO2-reductie
• Energetisch bijna zelfvoorzienend
• Import van pyrolyse-olie en kolen voor chemie en staal
• Energie-intensieve industrie blijft gelijk aan de huidige omvang
• Grote nationale projecten
• Circulariteit belangrijk voor goederen en voedselproductie
• Europa haalt CO2-doelen en is daarin koploper in de wereld
• 100% CO2-reductie
• Algemene CO2-heffing, importheffingen & compensatie aan de
grenzen van Europa
• Import van olie en kolen voor chemie en staal
• Energie-intensieve industrie groeit
• Wereldwijde waterstof- en biomassamarkt
• CCS krijgt veel ruimte
• Gehele wereld streeft naar CO2-doelen, fossiel wordt sterk
beperkt
• 100% CO2-reductie
• Vrije handel wordt gestimuleerd
• Handelinfrastructuren worden bevorderd
• Import van olie en kolen voor chemie en staal
• Energie-intensieve industrie groeit
• Wereldwijde waterstof- en biomassamarkt
• CCS krijgt ruimte
Regionale sturing
Nationale sturing Internationale sturing
Europese CO2-sturing
Belangrijkste updates t.o.v. Net van de Toekomst 2017
17
Flex opties meenemen: Thuis/wijkbatterijen, grootschalige E-opslag, V2G,
P2H, P2G, Vraagrespons (Slim laden, Hybride WP, Hybride boilers industrie)
Meer warmtenetten
Zeker niveau gasaansluitingen : minstens 20%
Meenemen elektrisch wegtransport
Uitsplitsing industrie naar Staal & metaal, Raffinage, Kunstmest, Chemie, IT,
Voedsel & Papier
Groei (inwoners+economie)
Minstens de (hogere) niveaus uit KA
Internat./Global CO2-sturing/Eur.
Groei industrieprod. (%/jaar) -1% 0% +1% +1%
+ Extra hierbij:
• Internationaal transport:
• Kerosine
• Bunkers scheepvaart
• Twee stress-weerscenario’sMeer elektrisch personen vervoer
De opgave voor het elektriciteitssysteem
18
Resultaten: finaal energieverbruik inclusief feedstock
19
Aandeel elektriciteit in finaal
energieverbruik inclusief feedstock
stijgt van 16% in 2015 naar
percentages tussen 33% en 41%.
Aandeel gasvormige energiedragers
(aardgas + groen gas + waterstof)
daalt van 30% in 2015 naar
percentages tussen 11% en 22% in
2050
Resultaten: primair energieverbruik incl. feedstock
20
Aandeel elektriciteit in
primair energieverbruik incl
feedstock stijgt van circa 4% in
2015 naar percentages tussen 25%
en 55% in 2050.
Aandeel gasvormige energiedragers
(aardgas + groen gas + waterstof)
daalt van 38% in 2015 naar
percentages tussen 10% en 35% in
2050
+14
+24
+70 +134
Vraag en aanbod waterstof
21
Verbruik waterstof met name in industrie,
mobiliteit en elektriciteitsopwekking
Verbruik waterstof in gebouwde omgeving
maximaal 54 PJ (internationale Sturing)
Dit bij aanname dat 60% van gebouwen en
woningen beschikt over hybride systemen
Er zullen nog meer II 3050 en misschien zelfs
II4050 versies volgen
Vooruitblik
22
Recente ontwikkeling: Aandacht voor waterstofimport
NL Hubfunctie vanwege
ligging, havens,
gasinfra en
opslagmogelijkheden
Haven van Rotterdam
spil in internationale
waterstofhandel
Recente ontwikkeling: Aandacht voor waterstofimport
25
Wat betekent import voor opslagbehoefte?
Strategische opslag bij import
Opslag voor “misoogsten” en DunkelflautesSeizoensopslag
Hoe gaat de transitie van de industrie er uit zien?
Over de helft van de toekomstige energievraag
heb ben wij nog geen goed beeld over invulling
decarbonisatie!
Tiki rapport geeft enige richting, maar industrie
heeft nog geen duidelijke bepaald.
Regionale sturing
Internationale sturing
Huishoudens
Utiliteiten
Vervoer
Landbouw
Industrie
(1567 PJ)
(2526 PJ)
27
Agenda
Wat is systeemintegratie?
Waarom doen we een Integrale Infrastructuurverkenning 2030-2050 (II3050)?
Welke Klimaatneutrale Energiescenario’s 2050 zijn ontwikkeld?
Welke tussenresultaten zijn al beschikbaar?
Hoe gaan we verder?
28
Van scenario's naar infrastructuren (E, G, H2, W, CO2) …
Aanbodper regio
Hoe wordt energievraag en
energie-aanbod op elkaar afgestemd?
Vraagper regio
Gebouwde omgeving
Industrie
Landbouw
Transport
Internationaal vervoer
Vraag en aanbod afstemmen met flexibiliteit en systeemintegratie
Vraagper regio
Aanbodper regio
Q: Wat zijn deze flexmiddelen?
Q: Wat is de omvang van hun bijdrage?
Q: Waar bevinden deze flexmiddelen zich?
Q: Hoe worden deze uurlijks ingezet?
Transport & distributie
Conversie Opslag
VraagsturingAanbod sturing
Flexibiliteitsmiddelen
Plaatsgebonden
flexmiddelen
Systeem-
flexmiddelen
Integratie: koppelingen tussen energiedragers, infrastructuren, schakels, sectoren en spelers.
Flexibiliteit: onafscheidelijk onderdeel van de scenario's & integratie; hangt ook sterk samen met de behoefte aan infrastructuren.
Stappenplan flexanalyse en netwerkanalyse
30
1. Plaatsgebonden flex
2. Vraag, aanbod, transit, residuele
vraag3. Systeemflex
4. Verdelen systeemflex over
regio's
5. Netwerk simulaties
6. Maatregelen, ontwerpen infra
Overzicht plaatsgebonden flexmiddelen en systeemflex in II3050
31
Plaatsgebonden flexmiddelenFlexmiddelen die in de regel 'decentraal' een vaste plaats
hebben, en samenhangen met een energiesysteemcomponent
of klantproces in het scenario
Beschouwde technieken
• Curtailment zon-PV (aftoppen door dimensionering)
• Power to heat in industrie, hybride ketels
• Power to heat voor warmtenetten
• Warmteopslag
• Slim laden van EV's
• Flex van de hybride WP
• Ondergrondse pompaccumulatie (OPAC)
Hoeveelheden, locatie, en inzetprofiel
Hoeveelheid volgens het scenario, afgestemd met stakeholders
(expertsessies). Locatie volgt de regionalisering volgens de gekoppelde
techniek (woningen/processen/etc). Inzet conform technische
mogelijkheden techniek.
Gesimuleerd in het ETM
Systeem flexmiddelenFlexmiddelen aanvullend nodig voor balanceren
energiesysteem.
Beschouwde technieken
• Centrales (gas to power, evt. kern/bio etc.)
• Power to gas: conversie naar waterstof
• Batterijen, utility scale (op koppelpunt niveau of dieper in het
net)
• Batterijen, thuisopslag
• Vehicle to grid van EV's
• Gasopslag
• Curtailment (last resort)
Hoeveelheden, locaties, inzetprofiel
• Voldoende t.b.v. systeembalans
• Verder optimaliseren t.b.v. infrastructuurknelpunten
• Ten dienste van totaal systeem (afhankelijk van plaats in net)
• Inzet gesimuleerd in tooling netbeheerders
Gesimuleerd in modellen netbeheerders
32
Bijvoorbeeld curtailment van zon-PV
Maar ook:
• Flex van de hybride warmtepomp
• Slim laden van EV's
• Power to heat in industrie,
(hybride ketels)
• Power to heat voor warmtenetten
• Seizoensopslag warmte
Stap 1: Plaatsgebonden flex
• Uit scenario, en inzet plaatsgebonden flexmiddelen, volgen aanbod en vraag profielen (ETM).
…. voor élk scenario, élke energiedrager, op élk uur voor meerdere weerjaren.
…. residuele vraag = totale vraag – aanbod fluctuerend hernieuwbaar
• Uitwisseling met omringende landen wordt vereenvoudigd meegenomen
Stap 2: Aanbod en vraag -> Residuele vraag
Voorbeeld aanbod hernieuwbare opwek en vraag elektriciteit
- een week in Juni
Voorbeeld vraag en aanbod van elektriciteit, waterstof en methaan
- over een jaar
• Transport : vereffenen vraag/aanbod verschillen tussen regio's NL
• P2P energieopslag (batterijen): voor korte tijd en beperkt opslagvolume
• Conversies (G2P en P2G): voor langere periodes en grotere energieopslag
Stap 3a: Systeemflexmiddelen elektriciteit
Voorbeeld inzet bij tekorten – een week in novemberVoorbeeld inzet bij overschotten – een week in juni
• Langdurige elektriciteitsoverschotten kunnen met conversie naar waterstof worden omgezet en opgeslagen
• Deze opslag is een grote energiereserve over de seizoenen heen
• Een andere optie is conversie naar warmte en warmteopslag, maar dat is plaatsgevonden flex (dus al
meegenomen)
Stap 3b: Systeemflexmiddelen gas & waterstof
Voorbeeld inzet waterstofopslagVoorbeeld inzet elektrolyse Voorbeeld vraag waterstof
Bepalen van de inzet van conversie en opslag voor de verschillende regio's uit de residuale vraag patronen per regio.
Voor de verschillen tussen sommige regio's is transport altijd de beste oplossing!
Stap 4: analyse systeemflex voor regio’s
Voorbeeld residuele e-vraag Flevopolder
Positief is een tekort, negatief een overschot
Voorbeeld residuele e-vraag industriecluster Chemelot
Positief is een tekort, negatief een overschot
37
Agenda
Wat is systeemintegratie?
Waarom doen we een Integrale Infrastructuurverkenning 2030-2050 (II3050)?
Welke Klimaatneutrale Energiescenario’s 2050 zijn ontwikkeld?
Welke tussenresultaten zijn al beschikbaar?
Hoe gaan we verder?
Welke inzichten levert dit op?
1 apr 1 jul 1 jan 1 okt 1 apr
Fase 0
Voorbereiding
Fase 1
Scenario’s 2050
Fase 2
Netwerkanalyses
Fase 3
Infra ontwikkelpaden
Ondersteuning door
Berenschot / Kalavasta.
* Ruimtelijke impact door EZK
Met geïntegreerde netwerkanalyses
door gezamenlijke netbeheerders
Afgestemde scenario’s 2050 met
uurprofielen en regio-specifiekResultaat Infrastructuurontwerpen voor 2050
Met doorvertaling naar
totale kosten keten.
* Ruimtelijke impact door EZK
Infrastructuur ontwikkelpaden
voor 2030-2050
START AFRONDING
1 sep
2019 2020 2021
Goedkeuring
Programma op
6 juni 2019
No regret maatregelen
infrastructuur richting 2050
Beslismomenten infrastructuur
ontwikkeling vanwege leadtimes
Inzicht in kosten, ruimte en
menskracht van toekomstbeelden
en maatregelen.
Richtinggevend voor investeringsprogramma’s netbeheerders, industrieën e.a.,
voor RESsen en voor tijdige maatschappelijke en politieke keuzes (beleid)38
39
Samenhang met beleid en infrastructuur ontwikkelingen
40
Zijn er nog vragen?
Marijke Kellner [email protected]
Gert van der Lee [email protected]
Maarten Afman [email protected]