Geïntegreerde CO2-reductie door duurzame warmte en een mix van elektronen en moleculen In navolging van eerdere exercities heeft Berenschot een nieuw CO2-reductiescenario berekend: het warmtescenario. Met de transitiepaden wil Berenschot een bijdrage leveren aan de implementatie van het klimaatakkoord van Parijs, dat tot doel heeft in 2050 koolstofemissies met 80% tot 95% te verminderen.
Eerder had Berenschot al twee uiterste scenario’s doorgerekend: een elektronenscenario en een moleculenscenario. In beide gaat de CO2-emissie in 2050 terug naar vrijwel nul. Dit derde scenario, het warmtescenario, doet dit ook, met meer integratie tussen de sectoren.
Veel CO2-reductie bereikt door grootschalige inzet op duurzame warmte. Daarbij gaat het om geothermie, zonnewarmte, industriële restwarmte en warmtepompen. Daarmee wordt veel van de warmtevraag in lage temperaturen direct gedekt. De pieken in de warmtevraag, plus de hele elektriciteitsvraag, worden gedekt uit duurzame bronnen zoals zon en wind, duurzame gassen zoals groen gas en waterstof, en met duurzame import. Kortom, een mix van duurzame warmte, elektronen en moleculen.
Warmtenetten, warmtepompen en industriële technieken
In het warmtescenario wordt verondersteld dat uiteindelijk ruim 40% van de huishoudens wordt aangesloten op een volledig duurzaam warmtenet, met basiswarmte uit geothermie of restwarmte van bedrijven, en hulpketels op groen gas of waterstof. Deze warmtenetten worden vooral toegepast in steden met hoogbouw en (oude) woningen die moeilijk te isoleren zijn. Zo worden deze verduurzaamd met uitsparing van duurdere bouwkundige aanpassingen en dus met redelijke woonlasten. De rest van de omvangrijke bestaande bouw gaat over op een mix van hybride en all-electric warmtepompen op CO2-vrije stroom en groen gas, aangevuld met zon-thermisch (vooral zonneboilers). Nieuwbouw is altijd all-electric.
In de industrie wordt voorzien in veel slimme warmtetechnieken door besparingen, interne restwarmteherbenutting, cascadering en stoomrecompressie (zo mogelijk hybride) en voor een deel elektrificatie. Voor de basisvoorziening van hoge temperaturen in de industrie wordt een mix van duurzame stroom (elektronen) en duurzaam gas (moleculen) ingezet.
Minder omzettingen nodig; gemixte waterstof als back-up
Doordat er al zoveel wordt bereikt met duurzame warmte en slimme warmtetechnieken is er, in vergelijking met andere scenario’s, minder elektrificatie nodig en ook minder waterstof. Daardoor kent het warmtescenario minder opgesteld elektrisch vermogen en zijn er relatief weinig omzettingsverliezen. “Waterstof is een mooi middel, maar wordt wel gemaakt met omzettingsverliezen, dat geldt voor zowel blauwe als groene waterstof. In dit scenario wordt het doel mede bereikt door slimme warmtetechnieken en geothermie. Daarmee voorzie je veel warmtevraag één op één met duurzame warmtebronnen. Wel is warmte een dure infrastructuur, dus we moeten de pieken op een andere manier voorzien. Dat gaat dan met elektrificatie en waterstof, minder dan in andere scenario’s, maar wel zo efficiënt mogelijk. Hierbij zijn alle financiële en energetische consequenties op een integraal systeemniveau meegenomen,” aldus Bert den Ouden, sectorleider Energie bij Berenschot.
Warmte en waterstof: een welkome combinatie
Door de omvangrijke Nederlandse warmtevraag direct te koppelen aan duurzame warmtebronnen, komt er een stabiele basis om direct CO2-emissies te reduceren. De pieken in die warmtevoorziening en de elektriciteit komen dan uit duurzame stromingsbronnen (wind en zon) met een gemixte back-up van groen gas, beperkte biomassa-import en waterstof. De waterstof is daarbij drieledig: blauwe waterstof (uit aardgas+CCS, relatief snel), groene waterstof (uit elektrolyse van duurzame stroom, in later stadium) en import van groene waterstof. Het is dus een mix van het eerdere elektronen- en moleculenscenario met warmte als extra dimensie. Daarbij blijft het mogelijk om te variëren: alle scenario’s maken gebruik van eenzelfde infrastructuur en zijn dus compatibel, zowel nu als later. Er is geen sprake van lock-in, men kan ook later nog kiezen al naar gelang de ontwikkelingen en perspectieven.
Kostenraming, implementatie, werk en innovatie
Voor de kwantificering van beide scenario’s combineerde Berenschot het openbare Energie Transitie Model (ETM) met eigen modellen. Daarmee zijn de totale kosten van de energievoorziening in het warmtescenario geraamd op € 38 miljard per jaar, in het jaar 2050 met vrijwel volledige CO2-reductie. Dat ligt tussen de jaarkosten voor het moleculenscenario en het elektronenscenario (eerder geraamd op jaarlijks € 31 miljard respectievelijk € 45 miljard, waarbij overigens nog niet alle energie-infrastructuurkosten waren meegenomen). Het warmtescenario geeft in verhouding een sterke reductie van het aardgasverbruik, dat daalt van de huidige 35 miljard m3r naar ruim 5 miljard m3 per jaar in 2050: dicht bij het elektronenscenario, dat tegen hogere kosten op nul aardgas uitkomt. Verder creëert het warmtescenario extra werkgelegenheid: die verdrievoudigt van de huidige 60.000 naar 190.000 fte.
Voor de implementatie geeft Berenschot in het rapport aan dat verdere innovatie belangrijk is, zowel technisch als beleidsmatig. Daarbij is in dit scenario relatief veel aandacht nodig voor systeemintegratieoplossingen. Genoemd worden bijvoorbeeld onderzoek naar hoge-temperatuur warmtepompen en warmte uit zon-thermisch en datacenters, aanpassing van de structuur van de elektriciteitsnettarieven, en betere waardering voor industriële restwarmte. Ten slotte is extra onderzoek nodig naar het vermijden van personele tekorten voor de energietransitie; dat is waarschijnlijk een issue in alle scenario’s, maar kan verschillen.
De uitkomsten van deze studie zijn onder verantwoordelijkheid van Berenschot tot stand gekomen. Het werk is financieel ondersteund door het Topconsortium voor Kennis en Innovatie (TKI) Energie & Industrie.
