Algemene technische kenmerken in de 2050-beelden Inzicht in het belang van technieken in de 2050-beelden kan sturing geven aan de transitie

en richting geven aan het beleid. Als kan worden geconcludeerd dat bepaalde technieken in alle varianten voorkomen, het mogelijk zelfs zo is dat zonder die technieken de genoemde emissiedoelen onhaalbaar zijn, dan kan van robuuste opties worden gesproken. Voor ro- buuste opties kunnen, ondersteund door beleid, implementatietrajecten worden ingezet. Daarnaast kunnen er technieken zijn die in vele varianten voorkomen, maar wellicht niet in alle hetgeen ook te maken kan hebben met onzekerheden over de toekomstige beschikbaar- heid of kosten. Naarmate het lastiger is om het eventuele ontbreken van zo’n technische op- tie te compenseren met de inzet van andere technieken, wordt het des te belangrijker om de optie voorlopig open te houden voor een bijdrage in 2050. Dat ‘open houden’ lukt alleen als de ontwikkeling ervan verder wordt gebracht en er ook in wordt geïnvesteerd.

De met OPERA en E-Design tot stand gekomen beelden voor 2050 waarmee emissiereducties van 80 of 95 procent kunnen worden gerealiseerd zijn nader bekeken op de technieken die daarin een belangrijke rol spelen. Voor de gedetailleerde analyses van de E-Design resulta- ten wordt verwezen naar eerdere publicaties (PBL/ECN 2011, Ros en Schure 2016). Het OPERA-model levert ook voor alle varianten en functionaliteiten gedetailleerde energie- balansen; die zijn opgenomen in bijlage 1.

Allereerst worden enkele bronnen van CO2-reductie of CO2-vrije energie besproken die in

meerdere functionaliteiten van betekenis kunnen zijn: CCS, biomassa, CO2-vrije elektriciteit,

hernieuwbare warmte en energiebesparing. Wat is hun belang op termijn, op welke manier zijn ze inzetbaar en hoe robuust zijn ze in de 2050-beelden?

Inzet van die bronnen heeft vaak ook gevolgen aan de gebruikerskant en voor de energie- infrastructuur. Soms hebben ze directe impact: besparing, hernieuwbare warmte en CCS vergen vaak aanpassingen bij de eindgebruikers. Maar ook indirect zijn er gevolgen: vergele- ken met de huidige situatie komt een heel andere mix van energiedragers in beeld, met meer elektriciteit, waterstof en groen brandstoffen, en minder fossiele brandstoffen. De toe- passing van die nieuwe energiedragers vergt ook allerlei aanpassingen.

CCS

CCS is breed toepasbaar in energieproductie en bij de vraagsectoren (Pershad et al. 2013, ZEP 2015, ZEP 2011), mits het schaalniveau voldoende groot is: productie van warmte, wa- terstof, elektriciteit en biogene brandstoffen en specifieke industriële processen. Realisatie van een 80 procent beeld zonder CCS is nauwelijks denkbaar, van 95 procent beelden al he- lemaal niet. De inzet van CCS is ook sterk bepalend voor de noodzaak om andere CO2-vrije

energiebronnen in te zetten. Bij weinig CCS zijn bijvoorbeeld de inzet van wind, zon en om- gevingswarmte hoger.

De inzet van CCS bepaalt evenzeer de ruimte die er is om fossiele brandstoffen in te zetten. Dat is bijvoorbeeld goed te zien aan de inzet van kolen (ijzer- en staalproductie en kolencen- trales). Bij 80 procent correleert dat sterk met de aanname voor CCS. Ook bij 95 procent is het verband zichtbaar: energetische inzet van kolen (in dit geval in de staalindustrie) vindt alleen nog plaats bij veel beschikbare opslagcapaciteit voor CO2. CCS in combinatie met bio-

massa is daarnaast cruciaal om negatieve emissies in het systeem te hebben ter compensa- tie van moeilijk geheel te elimineren emissies.

In alle met OPERA doorgerekende varianten voor 95 procent reductie benut het kostenopti- male pakket de beschikbare CCS volledig, en ook bij de 80 procent pakketten ligt de inzet op

of in de buurt van het maximum. Inzet van CCS past dus bij een streven naar zo laag moge- lijke kosten.

Biomassa

Biomassa staat voor een breed scala aan technische opties om bio-energie in te zetten. Het is daarmee evenals CCS breed inzetbaar in energieproductie en bij de vraagsectoren: pro- ductie van warmte, waterstof, elektriciteit en biogene brandstoffen en in specifieke industri- ele processen.

Alle kostenoptimale pakketten zetten biomassa in, al is die inzet lang niet altijd maximaal. Bio-energie is dus bij de veronderstelde biomassaprijzen (op basis van het WLO 2 graden scenario; PBL 2015) niet altijd goedkoper dan andere oplossingen. Die prijzen liggen overi- gens ver boven de huidige niveaus. Inzet van biomassa is hoger als andere bronnen sterker gelimiteerd zijn en de reductiedoelstelling inzet wel nodig maakt. Dat is ook te zien aan het verschil in inzet tussen de 80- en 95 procent beelden: bij 80 procent ligt biomassa duidelijk lager, en is de bandbreedte ook niet zo groot. Bij 95 procent is de inzet hoger, en vult bio- massa bijvoorbeeld een deel van het gat op als er weinig CCS is. Eerdere analyses met E-De- sign gaven al aan dat een emissiereductie van 80 procent zonder de inzet van bio-energie zeer waarschijnlijk niet mogelijk is (PBL/ECN 2011). Een belangrijk aspect hierbij is – net als bij CCS – de mogelijkheid om in de vorm van BECCS negatieve emissies in het systeem te brengen.

In de OPERA-berekeningen zijn de emissies van lucht- en scheepvaart maar ten dele meege- nomen. In 2050 is te verwachten dat naast verdergaande efficiencyverbetering de inzet van groene brandstoffen de belangrijkste maatregel is om emissies daar te reduceren. Dat kan een grote vraag naar biomassa betekenen. Ter indicatie: als we het Nederlandse aandeel in de mondiale emissies van lucht- en scheepvaart gelijkstellen aan het Nederlandse aandeel in de wereldeconomie en de brandstofinzet wordt voor 80 procent gebaseerd op biobrandstof- fen, dan is daarvoor bij benadering 400 PJ biomassa nodig.

Bronnen van CO2-vrije elektriciteitsproductie

De 2050-beelden zijn in sterke mate gebaseerd op de vele technische opties om CO2-vrij

elektriciteit te produceren. Wind, kernenergie en in belangrijke mate ook zon (met uitzonde- ring van zonneboilers) zijn direct (en eigenlijk ook alleen) inzetbaar voor de productie van elektriciteit. Paragraaf 2.7.1 gaat in op de elektriciteitsproductie en de rol van deze bronnen.

Hernieuwbare warmte

De benutting van hernieuwbare warmte gebeurt dichtbij de plaats van benutting. Het gaat om warmte uit de ondergrond, de lucht en mogelijk het oppervlaktewater die met elektrische warmtepompen wordt aangewend, iets grootschaliger om geothermie en kleinschalig om zonnecollectoren. Vooral de eerste twee opties spelen een grote rol in alle varianten. De ge- schatte warmtevoorraad in de diepe ondergrond voor geothermie is groot, maar onzeker is wat hiervoor daadwerkelijk kan worden benut, mede gelet op mogelijke neveneffecten.

Energiebesparing

Finale energiebesparing is een belangrijke manier om energiegebruik en de daarmee samen- hangende emissies te verminderen. Een heel belangrijk voordeel van energiebesparing is dat het benutten van de mogelijkheden op een specifieke plek niet ten koste gaat van de moge- lijkheden op andere plekken. Dat is heel anders bij potentiëlen waarbij een collectief beschik- baar, beperkt potentieel (bijvoorbeeld biomassa, CO2-opslag) verdeeld moet worden over

allerlei mogelijkheden. Toch speelt het in de meeste varianten als aanvullende optie niet zo’n heel belangrijke rol. De oorzaak hiervan is dat er in de baseline al een forse energiebespa- ring optreedt, waardoor de goedkopere potentiëlen grotendeels benut zijn. Extra energiebe- sparing komt wel weer in beeld bij de varianten met hogere schaduwprijzen.

Elektrificatie, waterstof en groene brandstoffen

Zoals genoemd heeft inzet van allerlei bronnen van CO2-vrije energie vaak ook gevolgen

voor de energiemix, met meer elektriciteit, waterstof en groene brandstoffen, en minder fos- siele brandstoffen. De toepassing van die nieuwe energiedragers vergt vaak ook allerlei aan- passingen aan de gebruikerskant.

In alle varianten is in het eindverbruik sprake van een duidelijke verschuiving van brandstof- fen naar elektriciteit. Elektrificatie is een robuust onderdeel van de energietransitie, maar de vereiste, soms grote aanpassingen aan de gebruikskant maken het nog onzeker in welke mate die in 2050 kan worden gerealiseerd. Ondanks energiebesparingsmaatregelen neemt door deze elektrificatie het elektriciteitsgebruik toe ten opzichte van de huidige situatie. De inzet van waterstof kan in het verlengde worden gezien van deze elektrificatie, omdat voor de productie van waterstof elektriciteit kan worden ingezet (elektrolyse). Ook bij de in- zet van waterstof geldt dat er aan de gebruikskant vaak ingrijpende maatregelen nodig zijn en dat er daarom nog onzekerheden bestaan over de toepassing.

Daarom is het verstandig de ‘reserveoptie’ van de groene brandstoffen achter de hand te hebben. Het grote voordeel van groene brandstoffen – die chemisch identiek zijn aan de hui- dige fossiele equivalenten - is dat ze dure, ingrijpende aanpassingen aan de vraagkant die een (te) lange tijd vergen nog kunnen uitstellen.