Diepgaande systeemanalyse voor CO2-vrij elektriciteits-systeem 2035
Diepgaande systeemanalyse voor CO2-vrij elektriciteits-systeem 2035
Hoe kan een CO2-vrij elektriciteits-systeem in 2035 eruit zien binnen de uitgangspunten van het Nationaal Plan Energiesysteem (NPE) en welke marktdynamiek volgt hieruit? Dit waren de kernvragen binnen de opdracht van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland, het ministerie van Klimaat en Groene Groei en TKI Urban Energy.
Deze vragen zijn onderzocht in een uitgebreide studie die de PMC Energiesysteemstudies van Witteveen+Bos heeft uitgevoerd in samenwerking met CE Delft. De conclusies zijn gebundeld in het rapport ‘Elektriciteitsmix en marktdynamiek in 2035 CO2-vrij elektriciteitssysteem’.
Binnen het onderzoek heeft Witteveen+Bos de modelmatige systeemanalyse verzorgd, waarbij een tweetrapsraket is toegepast om te komen tot de maatschappelijk optimale configuratie van het toekomstige energiesysteem.
Modelmatige systeemanalyse en marktdynamiek
De eerste stap omvatte het doorrekenen van scenario’s voor het energiesysteem, waarbij op Noord-Europese schaal meerdere modi zijn toegepast, net als uitgebreide simulatie en optimalisatie van systeemcomponenten zoals:
- transport;
- netwerk;
- (hernieuwbare) opwek;
- conversie;
- opslag.
In de tweede stap is een innovatieve aanpak toegevoegd: de optimale energiesysteemconfiguraties zijn gekoppeld aan een marktmodel waarmee de bijhorende marktdynamiek is gesimuleerd. Dit betekent bijvoorbeeld dat de energieprijzen, de kosten voor de systeemcomponenten en de kosten voor het totale energiesysteem zijn meegewogen in het bepalen van de optimale configuratie van het toekomstige energiesysteem voor 2035.
Bij het uitwerken van de scenario’s is gebruik gemaakt van het open source model PyPSA, waarmee de experts van Witteveen+Bos inmiddels ruime ervaring hebben en voor de doorontwikkeling samenwerken met universiteiten in binnen- en buitenland.
Inmiddels worden onze experts ook ingeschakeld door andere partijen in de energieketen zoals energiebedrijven en investeerders om het energiemodel in te zetten bij nieuwe onderzoeksvragen. Bijvoorbeeld om nieuwe inzichten kwantitatief te toetsen en om nieuwe ingrepen en technieken te verkennen. Zo starten we binnenkort met een nieuwe opdracht binnen project Delta 21, de verkenning van een toekomstbestendige oplossing voor de zuidwestelijke delta met betrekking tot waterveiligheid, energietransitie & natuurherstel.
Belangrijke inzichten
Het rapport ‘Elektriciteitsmix en marktdynamiek in 2035 CO2-vrij elektriciteitssysteem’ onderstreept een aantal uitdagingen waarop gehandeld moet worden om een CO2-vrij energiesysteem tot stand te laten komen:
- in 2035 zijn de uurlijkse energieprijzen ongeveer een derde van de tijd rond de 0 €/MWh. Met andere woorden: er zijn grote overschotten van duurzame energie. Een derde van de tijd liggen de prijzen erg laag, tussen de 5 en 20 €/MWh, waarbij er voldoende productie is uit hernieuwbaar, nucleair en elektriciteitsopslag om in de vraag te voorzien. In de overige derde van de uren liggen de prijzen hoger door vraagsturing in industrie en mobiliteit en inzet van duurdere waterstofcentrales;
- over de toekomstige inkomsten van nieuwe assets bestaat onzekerheid. Dit kan belemmerend werken op investeringen. Zo verslechtert de businesscase zodra de vraag minder snel groeit dan verwacht, of als de ontwikkeling van concurrerende technieken sneller gaat. Voor de betrouwbaarheid van het energiesysteem is het echter essentieel dat er voldoende (flexibel) vermogen wordt gerealiseerd. Plus additioneel vermogen voor bijvoorbeeld een slecht weerjaar of achterblijvende technische ontwikkeling;
- kennisontwikkeling en opschaling van langetermijnopslag en vraagsturing in de industrie en mobiliteit is essentieel. Keuzes op de korte termijn zijn vereist over de vormgeving van het energiesysteem en beleid om investeringszekerheid te realiseren;
- overheidsbeleid bepaalt in grote mate de vormgeving van de energiemix. Als in Noordwest-Europa voor 2035 een CO₂-reductiedoelstelling van 95 % wordt gehanteerd in plaats van 100 %, dan worden de waterstofcentrales in het model grotendeels vervangen door aardgascentrales met lagere kosten;
- een vernieuwend perspectief is de meerwaarde van waterstofproductie binnen het Europese energiesysteem. Als de afweging wordt gemaakt op kostprijs per kilogram, dan valt eigen productie duurder uit dan importeren uit het buitenland. Als de systeemwaarde wordt meegenomen, zoals in deze studie is gedaan, dan ontstaat een ander prijsbeeld: waterstofproductie binnen Europa blijkt de maatschappelijke kosten juist te verlagen.
Het rapport is hier beschikbaar.
Met de basis die is gelegd met deze energiesysteemstudie, kunnen we relatief eenvoudig de impact van ontwikkelingen op de energiemarkt en/of het energiesysteem doorrekenen.
Neem gerust contact op om de mogelijkheden te verkennen.
Meer informatie
