Net voor de Toekomst: vooruitblik op de energievoorziening in 2050

CE Delft heeft met de Nederlandse Netbeheerders een scenariostudie uitgevoerd naar een klimaatneutraal energiesysteem in 2050. Vier verschillende toekomstbeelden zijn uitgewerkt, met de effecten op de infrastructuur, de energievoorziening, en de kosten van de energievoorziening als geheel.

Inleiding

Een CO2-neutrale samenleving vergt ingrijpende veranderingen in onze maatschappij, in de energiebronnen, en in de infrastructuur. Echter welke veranderingen precies is nog onduidelijk, vele factoren en maatschappelijke afwegingen bepalen dit. Hoewel we de toekomst niet kennen, maken netbeheerders nu al wel het “Net van de Toekomst”. Energienetten hebben immers een lange levensduur: keuzes van vandaag werken nog lange tijd door. Deze studie brengt via vier toekomstscenario’s de grote samenhang tussen maatschappelijke keuzes, het energiesysteem en de technische praktijk van netbeheer in beeld.

Vier maatschappijbeelden voor klimaatneutrale scenario’s

Vier verschillende maatschappijbeelden vormen het vertrekpunt voor de klimaatneutrale toekomstscenario’s. De maatschappijbeelden verschillen in hoe er regie wordt gevoerd over de transitie, op welk schaalniveau er wordt gestuurd, en in welke mate zelfvoorziening zal worden gerealiseerd.

De finale vraag daalt met 25-40%

Per scenario is gekeken naar de ontwikkeling in de energievraag per “functionaliteit”: kracht en licht (K&L); lage temperatuur (LT) warmte, energie voor de industrie, en personen- en goederentransport (zie Figuur 1). In alle energiefuncties treden drastische veranderingen op (autonome ontwikkeling; toepassing van innovatieve technieken; elektrificatie), waarmee de finale vraag 25-40% lager kan zijn.

Figuur 1: Energievraag in 2016 en in de vier scenario's

Energiesysteem: wisselende rollen voor wind, zon, bio en fossiel met CCS

Het aanbod van energie verschilt tussen de scenario’s. Figuur 2 toont de primaire bronnen. In het ‘regionale’ en ‘nationale’ perspectief is Nederland zelfvoorzienend, waardoor wind en zon een belangrijke rol spelen. In het ‘internationale’ en ‘generiek sturen’ perspectief is er een zeer groot gebruik van biomassabronnen, tot ca 900 PJ. Dit is zeer veel en zit aan de bovenkant van wat naar Nederland toerekenbaar zou zijn, gegeven de beperkte mondiale beschikbaarheid van duurzame biomassa. 

 Figuur 2: Aandeel van energiebronnen in de vier scenario's

Infrastructuur: zwaardere elektriciteitsnetten en rol voor waterstof

Zon en wind worden belangrijke bronnen in de eerste twee scenario’s. Maar de productie is soms wel tien keer meer dan de elektriciteitsvraag. Een groot deel van de jaarproductie kan niet rechtstreeks als elektriciteit gebruikt worden maar moet worden omgezet. Grootschalige omzetting met power-to-gas (naar waterstof) is essentieel en dit maakt waterstof tot een belangrijke nieuwe drager in het energiesysteem.

Ook in extreme situaties moet er voldoende energie zijn, zoals tijdens langdurige koude periodes zonder zon en met weinig wind. Seizoensopslag en productie van elektriciteit voor deze extreme momenten zijn wezenlijke uitdagingen. Alle scenario’s kennen een opslagvolume van minstens 10 miljard m3 (lege gasvelden en/of zoutcavernes).

Ruimtebeslag is groot

Figuur 3 toont het ruimtebeslag van de scenario’s ‘regie regionaal’ (links) en ‘regie nationaal’ (rechts). Ieder blokje stelt 24*24 km voor. Te zien is dat deze twee scenario’s, waarin Nederland zelfvoorzienend is, een enorm ruimtebeslag kennen, op zee (alle gearceerde delen zijn volgebouwd) én op land.

Figuur 3: Ruimtebeslag in de scenario’s ‘regie regionaal’ (links) en ‘regie nationaal’ (rechts)

De energievoorziening wordt 20-30 mld €/jaar duurder

De energievoorziening wordt in de toekomst ongeveer twee keer zo duur, oftewel een stijging met € 20 tot 30 miljard per jaar. Dat geldt voor alle klimaatneutrale scenario’s, maar het geldt ook voor het huidige energiesysteem, in een scenario waarin het wereldwijde klimaatbeleid niet van de grond komt (prijspad WLO-laag, fossiele energie is dan duur). Figuur 4 toont de jaarlijkse kosten voor de energievoorziening.

Figuur 4: Jaarlijkse kosten van de energievoorziening

De onzekerheden in de kostenraming zijn groot, maar ze verschillen ook tussen de beelden. Een energiesysteem met veel import kent grotere onzekerheden in kosten dan wanneer investeringen domineren.

Naast de kosten zijn er ook baten en andere effecten die verschillen tussen de toekomstbeelden, maar dit is niet gekwantificeerd (verschillen in macro-economische structuur, werkgelegenheid, handelsbalans, luchtkwaliteit, energie-zelfvoorzienendheid en voorzieningszekerheid, autonomie, keuzevrijheid voor burgers, etc.).

Conclusie

Uit de verschillende scenario’s komt een groot aantal zaken naar voren. Het is duidelijk dat er allerlei manieren zijn om een klimaatneutrale energievoorziening te realiseren, waarbij de soort bronnen en mate van import sterk verschilt. In alle beelden is duidelijk dat elektriciteit belangrijker wordt als energiedrager, doordat het een grote duurzame bron is en in verband met elektrificatie. Daarnaast is waterstof onmisbaar in de toekomstige energievoorziening; het is een goede oplossing om energie uit wind en zon niet alleen direct als elektriciteit te kunnen gebruiken maar ook om wind en zonne-energie in te zetten daar waar elektriciteit niet praktisch is, onder andere in vervoer en voor de industrie.

Maatschappelijke en politieke keuzes nu zijn bepalend voor hoe de energievoorziening van de toekomst eruit komt te zien. Omdat netbeheerders nu al bezig zijn met het aanleggen van het net voor die toekomst, is op tijd een richting kiezen de meest doelmatige weg. De overheid kan en moet daarbij actief sturen met bijvoorbeeld regulering of beprijzing of met regie en inhoudelijke keuzes. Netbeheerders helpen graag met hun kennis.