Over Jasper Vis (@vision23)

(Duurzame) Energie Public Affairs Klimaatverandering Blog op persoonlijke titel Directeur Nederland bij Ørsted

De helft van de elektriciteit duurzaam in 2025? En 75% in 2030? In Nederland? Hoe dan?

Aandeel duurzame elektriciteit 2000-2030 per bron volgens NEV-2017

Volgens de laatste Nationale Energieverkenning komt in 2025 meer dan 50% van de elektriciteit in Nederland uit duurzame energiebronnen, en in 2030 circa 75%. Ik schreef dat in een eerdere blog in reactie op artikelen in de krant die stelden dat onze stroom nog zeker 15 jaar vooral uit kolen- en gascentrales komt. Ik kreeg nogal wat sceptische reacties: zoveel duurzame elektriciteit gaat nooit lukken op die termijn. Na alle berichten dat Nederland achterloopt op gebied van duurzame energie kan ik me dat wel voorstellen. Daarom hier een poging om te laten zien waar al die duurzame elektriciteit vandaan gaat komen. Het is een zomerse longread geworden. Kort samengevat: Bij de ontwikkeling van duurzame elektriciteit voor de komende jaren gaat het niet om vage doelstellingen. De kosten van wind- en zonne-energie zijn de afgelopen jaren sterk gedaald. De plannen voor de uitbouw van duurzame energie liggen op tafel en veel projecten zijn in voorbereiding of al in uitvoering. Windenergie op zee gaat de grootste bijdrage leveren en voor de windparken die tot en met 2030 gebouwd gaan worden zijn de locaties al aangewezen en de tijdlijn vastgelegd.

Elektriciteit

Eerst moeten we definiëren waar deze blog over gaat. We kijken naar elektriciteit in Nederland en dus niet naar de totale energievoorziening. Over de energiebronnen voor onze warmtevoorziening en over brandstoffen voor auto’s en industrie en de verduurzaming daarvan is ook veel te zeggen, maar zelfs een longread moet een beetje behapbaar blijven.  Bovendien was de aanleiding van deze blog de scepsis over de stelling dat in 2025 meer dan 50% van de elektriciteit in Nederland uit duurzame bronnen komt. En dat daarmee het gebruiken van elektriciteit in plaats van aardgas (in een warmtepomp) of in plaats van olie (in elektrische auto’s) leidt tot steeds grotere CO2-reductie. Maar laat voor de duidelijkheid vooraf gezegd zijn dat het aandeel duurzaam in het totale energiegebruik waarschijnlijk aanzienlijk lager zal blijven liggen. Zie de grafiek hieronder uit de Nationale Energieverkenning 2017. Dat komt dus doordat het aandeel duurzaam in de warmtevoorziening en in brandstoffen naar verwachting aanzienlijk lager zal dan in elektriciteit.

Aandeel duurzame energie NL 2000-2035 volgens NEV-2017

Meer elektriciteit uit windenergie op land, uit zonne-energie, uit biomassa en heel veel meer uit windenergie op zee

Eerst het totaalplaatje: op dit moment komt onze elektriciteit vooral uit aardgas (49% in 2017) en steenkool (29% in 2017). Duurzame bronnen (vooral wind, biomassa en zon) waren in 2017 goed voor 15% van de elektriciteitsproductie in Nederland. Dat gaat komende jaren snel veranderen door de sterke groei van windenergie (op land maar vooral op zee), zonne-energie en biomassa, zie de grafiek hieronder uit de Nationale Energieverkenning 2017 (NEV-2017). Het aandeel duurzaam in de Nederlandse elektriciteitsverbruik stijgt  in de NEV-2017 naar meer dan 50% in 2025 en ongeveer 75% in 2030. Elektriciteitsproductie NL per bron 2000-2030 NEV-2017

Ik baseer me voor de beschrijving van de verwachte ontwikkelingen op de Nationale Energieverkenning 2017. In de NEV brengen ECN, PBL, CBS en RVO jaarlijks in kaart hoe de Nederlandse energievoorziening zich volgens de beste inzichten op dat moment gaat ontwikkelen. De NEV-2017 is inmiddels al weer enigszins gedateerd omdat daarin nog rekening werd gehouden met de aangekondigde sluiting van alle kolencentrales in Nederland uiterlijk in 2030. Wat betreft duurzame elektriciteit geeft de NEV-2017 in mijn ogen nog steeds een goede en consistente inschatting van de mogelijke ontwikkelingen. Waarbij natuurlijk zoals altijd geldt: de toekomst voorspellen is erg moeilijk en omgeven met flinke onzekerheden. Hieronder meer details over de verwachte ontwikkelingen voor achtereenvolgens windenergie op zee, windenergie op land, zonne-energie en biomassa.

Windenergie op zee: circa 16% van het elektriciteitsverbruik in 2023

De afgelopen jaren heeft windenergie op zee zich snel ontwikkeld. Offshore windturbines zijn snel veel groter geworden (waardoor ze meer wind vangen) en de kosten van windenergie op zee zijn razendsnel gedaald. Op dit moment staan er 4 windparken met een gezamenlijk vermogen van ongeveer 1000 MW in de Nederlandse Noordzee. Deze windparken produceren in een gemiddeld jaar volgens het CBS ongeveer 3,4 miljard kilowattuur elektriciteit. Dat komt overeen met 2,8% van het totale elektriciteitsverbruik in Nederland want in 2017 was het totale elektriciteitsverbruik 120 miljard kilowattuur volgens het CBS.

In 2013 werd in het Energieakkoord afgesproken om het vermogen van windenergie op zee uit te bouwen tot ongeveer 4500 MW in 2023. In 2014 legde de Regering in een routekaart vast dat de nieuwe windparken zouden worden gebouwd in de gebieden Borssele, Hollandse Kust Zuid en Hollandse Kust Noord. Op de kaart hieronder van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) zijn de locaties van de bestaande en nieuwe windparken aangegeven.

Infographic windparken op zee NL van RVO

In het Energieakkoord was voor de bouw van de nieuwe windparken de voorwaarde opgenomen dat de kosten van windenergie op zee met minimaal 40% zouden dalen. Die doelstelling voor de kostendaling werd bij de eerste tender op basis van het Energieakkoord in 2016 al overtroffen.

Elk van de 5 nieuwe windparken op zee krijgt een vermogen van ruim 700 MW en produceert straks elk jaar ongeveer 3 miljard kilowattuur elektriciteit. Elk windpark is dus goed voor ongeveer 2,5% van het totale Nederlandse elektriciteitsverbruik.

De tenders van de eerste drie windparken zijn inmiddels succesvol gehouden en de volgende twee tenders volgen in 2018 en 2019, zie dit overzicht van RVO. De windparken moeten binnen 4 tot 5 jaar na de uitslag van de tender volledig operationeel zijn. De voorbereiding van de eerste drie windparken is inmiddels in volle gang:

  • Ørsted (het bedrijf waar ik in het dagelijks leven voor werk als directeur Nederland) is druk bezig met de voorbereiding van de bouw van windpark Borssele 1+2. Eind 2018 starten we met de bouw van de onderhoudsbasis voor het windpark in Vlissingen.  Het windpark krijgt 94 SiemensGamesa windturbines met een vermogen van 8 megawatt.
  • Het Blauwwind consortium bouwt het windpark Borssele 3&4. In juni 2018 kondigde het consortium aan dat de financiering van het windpark rond is. Het windpark krijgt 77 windturbines van MHI Vestas met een vermogen van 9,5 MW. Het consortium liet in de aankondiging weten dat in het vierde kwartaal van 2019 zal worden begonnen met de belangrijkste bouwwerkzaamheden en dat de stroomproductie begin 2021 van start gaan.
  • Vattenfall (het moederbedrijf van Nuon) won in maart 2018 de tender om het windpark Hollandse Kust 1&2 te bouwen.

Als de 5 nieuwe windparken op zee klaar zijn in 2023 (of de laatste uiterlijk in 2024), dan is de jaarlijkse elektriciteitsproductie van windenergie op zee ongeveer 18 miljard kilowattuur (ruim 3 miljard kWh uit de bestaande windparken en 5 keer 3 miljard kWh voor de nieuwe windparken). De productie van stroom uit windenergie op zee is in 2023 dus ongeveer 6x zo hoog als nu. Windenergie op zee levert dan ongeveer 16% van het verwachte Nederlandse elektriciteitsverbruik.

Windenergie op zee: circa 21% van het elektriciteitsverbruik in 2025 en 43% in 2030

Minister Wiebes van Economische Zaken en Klimaat heeft inmiddels de routekaart vastgesteld voor de verdere uitbreiding van windenergie op zee tussen 2023 en 2030. In die periode komt er 7000 MW aan windenergie op zee vermogen bij. In de routekaart is beschreven waar de windparken komen te liggen, namelijk in de gebieden Hollandse Kust West, Ten noorden van de Wadden en IJmuiden Ver, zie de kaart hieronder uit de routekaart.

routekaart wind op zee 2030

In de routekaart is ook vastgelegd wanneer de tenders voor deze windparken worden gehouden en wanneer ze operationeel moeten zijn, zie het schema hieronder (omvang van de windparken in GW = 1000 MW).

schema routekaart wind op zee 2030

De windparken in het gebied Hollandse Kust West moeten in 2025 klaar zijn. Het totale vermogen van windenergie op zee is dan 6.900 MW. De totale stroomproductie ca. 24 miljard kWh ofwel 21% van het totale elektriciteitsverbruik

Als in 2030 al deze windparken draaien, dan stijgt het totale vermogen voor windenergie op zee tot 11.500 MW en de stroomproductie naar ca. 49 miljard TWh.  Dat is dan goed voor ca. 43% van het verwachte totale stroomverbruik.

Windenergie op land

De stroomproductie uit windenergie op land is toegenomen van nagenoeg niets in 1990 tot 6,3 miljard kWh in 2017. In 2017 kwam dat overeen met 5,2% van het totale Nederlandse elektriciteitsverbruik, zie de grafiek hieronder op basis van cijfers van het CBS. Daarmee is het op dit moment de grootste bron van duurzame elektriciteit in Nederland.

Windenergie op land NL 1990-2017 CBS absoluut en aandeel in totale verbruik

In 2017 was het opgestelde windenergie op land vermogen volgens het CBS 3254 MW. De afspraak met de provincies is om dit vermogen uit te bouwen tot 6.000 MW in 2020. De NEV-2017 gaat ervan uit dat die doelstelling niet gehaald wordt en dat in 2020 het totale vermogen van windenergie op land 4.800 MW zal zijn en dat de doelstelling van 6.000 MW pas in 2023 bereikt wordt. De NEV-2017 verwacht dat het vermogen van windenergie op land daarna nog iets doorgroeit en na 2025 licht afneemt (doordat er meer oude windparken worden afgebroken dan dat er nieuwe bijkomen). In de NEV-2017 is windenergie op land in 2025 goed voor 17% van het totale elektriciteitsverbruik en in 2030 voor 16%.

Ontwikkelingen sinds het uitkomen van de NEV-2017 geven aan dat windenergie op land na 2020 een grotere rol kan spelen dan in de NEV-2017 is aangenomen:

  • De recente ‘Monitor windenergie op land 2017’ van RVO heeft overigens een iets hogere verwachting van 5.153 MW in 2020.
  • In een recente studie van PBL naar de kosten van de energie- en klimaattransitie is het kosteneffectieve potentieel voor windenergie op land in 2030 geschat op 9.000 MW waarmee 34 miljard kWh elektriciteit per jaar geproduceerd kan worden.

In deze blog houden we voor de consistentie vast aan de inschatting uit de NEV-2017 voor windenergie op land. Deze inschatting is voor 2025 en 2030 waarschijnlijk eerder conservatief dan optimistisch.

Zonne-energie

De elektriciteitsproductie uit zonne-energie is de afgelopen jaren exponentieel gegroeid zoals de onderstaande grafiek op basis van cijfers van het CBS laat zien. Tot 2010 was de bijdrage aan het totale elektriciteitsverbruik nog erg klein. In 2017 stond er volgens het CBS 2.864 MWp aan zonnepanelen en was zonnestroom al goed voor 1,8% van het Nederlandse elektriciteitsverbruik.

zonne-energie NL 1990-2017 CBS absoluut en aandeel in totale verbruik

De NEV-2017 gaat ervan uit dat het vermogen van zonnepanelen in Nederland doorgroeit naar 6.000 MW in 2020, 8.500 MW in 2025 en 14.500 MW in 2030. En dat in 2025 daarmee 9% van het totale elektriciteitsverbruik wordt opgewekt en in 2030 12%.

Recent voorspelde de onvolprezen statisticus van de Nederlandse zonne-energie   dat er in Nederland in 2018 minstens 1200 MW aan zonnepanelen bijkomt. Dat zou betekenen dat het totale elektrische vermogen van zonne-energie eind 2018 al meer dan 4.000 MW zou zijn. In dat tempo zou er in 2020 al meer vermogen kunnen staan dan de NEV-2017 veronderstelt.

Brancheorganisatie Holland Solar is een stuk ambitieuzer dan de cijfers uit de NEV-2017 en heeft een scenario gepresenteerd waarmee in 2030 het totale elektrische vermogen van zonne-energie in Nederland 58.000 MW zou kunnen zijn waarmee 58 miljard kWh elektriciteit geproduceerd zou kunnen worden. Ook bij zonne-energie is de NEV-2017 dus zeker niet het meest optimistische scenario.

Biomassa

In 2017 waren verschillende vormen van biomassa volgens het CBS goed voor ongeveer 4% van het totale elektriciteitsverbruik in Nederland. Het ging daarbij om een groot aantal verschillende vormen van biomassa, zie de grafiek hieronder op basis van de CBS-cijfers.

Elektriciteit uit biomassa 2017 in NL CBS

De komende jaren zal de elektriciteitsproductie uit bijstook van biomassa in kolencentrales sterk toenemen. In het Energieakkoord is in 2013 afgesproken dat er maximaal 25 petajoule (6,9 miljard kWh) aan productie uit biomassa in kolencentrales gestimuleerd zou worden. Daarbij is ook overeenkomen dat deze biomassa een strenge duurzaamheidseisen moet voldoen. In 2016 is subsidie toegekend voor bijstook van biomassa in 4 kolencentrales. In de NEV-2017 stijgt de bijdrage van biomassa aan het totale elektriciteitsverbruik tot circa 10% in 2020. Daarna blijft het een aantal jaren constant om daarna weer te dalen tot ca. 4% in 2030. De daling komt doordat de subsidies voor de bijstook van biomassa in kolencentrales een looptijd hebben van 8 jaar. De huidige Regering heeft in het Regeerakkoord vastgelegd dat er na 2024 geen subsidie is voor bijstook van biomassa in kolencentrales.

Samenvatting

Hierboven hebben we gezien welke concrete plannen er zijn voor de 4 belangrijkste vormen van duurzame elektriciteit in Nederland en waarom hun bijdrage aan het totale elektriciteitsverbruik zo snel gaat groeien. In de tabel hieronder is dit nog eens samengevat.

Bijdrage van de belangrijkste duurzame energiebronnen aan het totale Nederlandse elektriciteitsverbruik volgens de NEV-2017

2025 2030
Wind op land 17% 16%
Wind op zee 21% 43%
Zon 9% 12%
Biomassa 10% 4%
Totaal 58% 75%

En daarom stelde ik in mijn eerdere blog dat in 2025 naar verwachting meer dan 50% en in 2030 circa 75% van het nationale elektriciteitsverbruik uit duurzame bronnen komt. De uitgewerkte plannen liggen er en aan de uitvoering wordt hard gewerkt.

CO2-uitstoot

Doordat het aandeel duurzame elektriciteit sterk gaat toenemen en het aandeel fossiel sterk gaat dalen, neemt de gemiddelde CO2-uitstoot per kilowattuur elektriciteit natuurlijk sterk af. Volgens de NEV2017 daalt de gemiddelde CO2-uitstoot per kilowattuur naar ongeveer 200 gram in 2030, zie de grafiek hieronder. Dat maakt elektriciteit een uitstekende energiedrager voor CO2-reductie in andere sectoren.

CO2 emissiefactor NL elektriciteitsproductie 2000-2035 volgens NEV-2017

Toegift

Jilles van den Beukel benadrukte op twitter terecht op dat toekomstige ontwikkelingen inherent onzeker zijn en dat er flinke verschillen zijn in verschillende verkenningen van de toekomstige Nederlandse elektriciteitsproductie. Hij wees op de samenvattende grafiek die het Britse bureau Aurora Energy Research recent op twitter zette naar aanleiding van hun analyse. Ik heb de grafiek hieronder opgenomen. Het rapport is alleen beschikbaar voor abonnees van Aurora.

Aurora ER on NL power production mix up to 2030

De belangrijkste verschillen met de NEV-2017 lijken mij zo op het oog dat Aurora:

  • wel rekening houdt met de sluiting van alle kolencentrales uiterlijk in 2030
  • minder groei van windenergie op land en zonne-energie verwacht
  • op de langere termijn een hoger verbruik van elektriciteit verwacht (op het oog lijkt het totale verbruik in 2035 bij Aurora ongeveer 127 miljard kWh, in de NEV-2017 is het ongeveer 110 miljard kWh in 2030)

Het aandeel duurzame elektriciteit in het totale elektriciteitsverbruik lijkt in de grafiek van Aurora ongeveer 45% in 2025 en in de orde van 60% in 2035. Dat is flink lager dan in de NEV-2017. Maar ook op grond van deze Aurora grafiek lijkt de conclusie gerechtvaardigd dat binnen 10 jaar meer dan helft van het elektriciteitsverbruik in Nederland uit duurzame bronnen komt. Ook de Aurora studie ondersteunt de conclusie dat stroom in Nederland op de middenlange termijn vooral uit duurzaam en gas (of gas en duurzaam zoals Aurora het zegt) komt en niet vooral uit kolen. En dat ook in de verkenning van Aurora de CO2-uitstoot per kWh elektriciteit laag zal liggen (de achterkant van mijn vakantie-bierviltje zegt in de orde van 300 gram CO2 per kWh in 2025 en in de orde van 200 gram CO2/kWh in 2035.

Tot slotte

In de NEV-2017 (zie p.79 en verder) is rekening gehouden met verschillende ontwikkelingen die een effect hebben op het totale elektriciteitsverbruik, zoals meer elektrische auto’s en warmtepompen. Maar ook een verder toename van de efficiency van elektrische apparaten.

Als er op grote schaal elektrificatie plaats vindt in de industrie en/of er heel veel meer elektrische voertuigen komen dan verwacht, dan is er meer duurzame elektriciteit nodig dan hierboven beschreven. In de hoofdlijnen voor het klimaatakkoord dat gericht is op 2030, zijn al pakketten beschreven om in dat geval de productie van duurzame elektriciteit verder op te voeren.

Verder roept deze blog ongetwijfeld de vraag op hoe zoveel elektriciteit uit bronnen die afhankelijk zijn van het weer kan worden ingepast in het elektriciteitssysteem. Dat onderwerp is een apart blog waard en wellicht schrijf ik die binnenkort. Nu alvast een paar opmerkingen over dit onderwerp:

  • In Denemarken produceerde windenergie in 2017 al 44% van het nationale elektriciteitsverbruik. Tegelijk is de elektriciteitsvoorziening vrijwel nergens ter wereld zo betrouwbaar als in Denemarken. Dit illustreert dat de elektriciteitsvoorziening een hoge betrouwbaarheid kan hebben terwijl de elektriciteit voor een groot deel uit duurzame bronnen als wind en zon komt. Het aandeel windenergie zal in Denemarken komende jaren overigens nog fors hoger worden door de bouw van nieuwe windparken op zee.
  • De inpassing van zoveel wind- en zonne-energie vergt zeker aanpassingen in het elektriciteitssysteem. Nederland heeft tegelijk een goede uitgangspositie voor deze operatie met een goed elektriciteitsnetwerk en goed functionerende elektriciteitsmarkt.
  • Nederland kan voor de inpassing van het fluctuerende aanbod -net als Denemarken- gebruik maken van een grote capaciteit van verbindingen met de buurlanden. Op dit moment worden de verbindingen met Duitsland verder uitgebreid en wordt er een nieuwe verbinding met Denemarken gerealiseerd.
  • Een deel van de variatie kan opgevangen worden door het gebruik van elektriciteit waar mogelijk aan te passen aan het aanbod op dat moment.
  • Er zijn ook verschillende manieren in ontwikkeling om elektriciteit op te slaan, zie bijvoorbeeld dit artikel in het Algemeen Dagblad. [In het artikel staat dat we ‘straks’ geen gascentrales meer hebben. Ik verwacht zelf dat gascentrales (al dan niet deels op biogas of waterstof) nog een flinke tijd een rol zullen spelen als achtervang voor langere perioden met weinig wind en zon].
  • De beheerder van het nationale elektriciteitsnetwerk TenneT is al hard bezig om zich voor te bereiden op de energietransitie en een veel grotere bijdrage uit wind- en zonne-energie.  Datzelfde geldt voor de beheerders van de regionale netwerken.
  • Nederland heeft een groot park van flexibele gascentrales die naar behoefte snel meer of minder elektriciteit kunnen produceren.
  • TenneT publiceert jaarlijks een monitor leveringszekerheid waarin wordt geanalyseerd of er extra maatregelen nodig zijn om de leveringszekerheid te garanderen. In 2017 was de conclusie ‘Leveringszekerheid van elektriciteit in Nederland blijft ook bij sterke groei zonne- en windenergie gewaarborgd‘.
Advertenties

Komt de elektriciteit voor warmtepompen en elektrische auto’s uit kolencentrales?

Volkskrant brief prof Smeulders over kolenstroom

 

De afgelopen tijd waren er nogal wat kritische geluiden over gebruik van meer elektriciteit om fossiele brandstoffen te vervangen. Hoogleraar David Smeulders schreef in de Volkskrant van 28 juni over een gemiddeld gezin dat thuis van het gas afgaat en met elektriciteit gaat verwarmen. Hij stelde dat dit gezin 2700 kilogram meer CO2 uit gaat stoten omdat de elektriciteit uit kolencentrales komt. In een artikel in NRC (betaalmuur, want goede journalistiek is niet gratis) over warmtepompen stond op 6 april: “In de winter komt onze stroom vooral nog van kolen- en gascentrales. Dat zal de komende vijftien jaar nog het geval zijn”. En eerder deed het verhaal de ronde dat elektrische auto’s in Nederland vooral op kolenstroom rijden. Daarom in deze blog antwoord op de vraag of we het paard inderdaad achter de wagen spannen door van gas en olie over te stappen op kolenstroom?

Spoiler voor de snelle lezer: nee, slechts een gedeelte van onze elektriciteit komt uit kolen (27% in 2017). Onze stroom komt vooral uit aardgas (49% in 2017). Uiterlijk 2030 gaan alle Nederlandse kolencentrales dicht en binnen 7 jaar komt naar verwachting meer dan de helft van de Nederlandse elektriciteit uit duurzame bronnen (omhoog van 15% in 2017). Een warmtepomp of elektrische auto levert daarom wel degelijk CO2-reductie op vergeleken met het fossiele alternatief

Aanname prof. Smeulders: alle stroom uit kolen met 800 gram CO2 per kilowattuur

Prof. Smeulders schreef in zijn brief in de Volkskrant dat de CO2-uitstoot hoger wordt als we van gasverwarming afgaan doordat elektriciteit uit kolen komt. Hij ging daarbij uit van een CO2-uitstoot van 800 gram per kilowattuur elektriciteit.

494 gram was de gemiddelde CO2-uitstoot van Nederlandse elektriciteit in 2016

Het CBS publiceert jaarlijks een analyse van het rendement en CO2-uitstoot van de elektriciteitsproductie in Nederland. De meest recente analyse gaat over de situatie in 2016. In 2016 was de gemiddelde CO2-uitstoot van elektriciteit in Nederland volgens de zogenaamde ‘integrale methode’ 494 gram per kilowattuur, zie de grafiek hieronder.

CO2-uitstoot Nederlandse elektriciteitsproductie 2000-2016 CBS integrale methode

Grootste deel Nederlandse elektriciteit komt uit aardgas

De CO2-uitstoot per kWh elektriciteit die prof. Smeulders aanneemt is dus ruim 60% te hoog. Dat komt omdat hij ervan uit gaat dat alle elektriciteit uit kolen komt. Dat is niet het geval. In 2016 kwam volgens de gegevens van het CBS 32% van de Nederlandse elektriciteitsproductie uit kolen. In 2017 daalde het aandeel kolen naar 27%. Het grootste deel van de elektriciteitsproductie (49%) kwam in 2017 uit aardgas. Duurzame bronnen leverden 15% (volgens de ‘niet-genormaliseerde gegevens’, dat wil zeggen niet gecorrigeerd voor de weersomstandigheden in dat jaar) en kernenergie (de kerncentrale in Borssele) 3%.

Samenstelling NL elektriciteitsproductie 2000-2017

Vanaf 2025 komt grootste deel elektriciteit uit wind en zon

De afgelopen jaren is de hoeveelheid wind- en zonne-energie wereldwijd snel gegroeid en zijn de kosten ervan spectaculair gedaald. Ook in Nederland wordt de laatste jaren hard gewerkt aan meer duurzame energie. In 2017 waren wind en zon goed voor bijna 10% van het Nederlandse elektriciteitsverbruik (NB dat is iets anders dan het aandeel duurzame energie waarin ook warmte en brandstoffen meegenomen worden).

aandeel wind en zon in elektriciteit NL 2000-2017 gestapeld

De komende jaren zal de hoeveelheid duurzame elektriciteit in Nederland snel groeien door meer windenergie op land, zonne-energie en vooral ook windenergie op zee. Recent publiceerde Minister Wiebes van Economische Zaken de routekaart voor windenergie op zee 2030. Hierin wordt beschreven hoe de capaciteit van windenergie op zee gaat groeien tot 11.500 MW in 2030.

In de Nationale Energieverkenning 2017 (NEV2017) hebben ECN, PBL, CBS en RVO in kaart gebracht hoe de Nederlandse energievoorziening zich volgens de beste inzichten op dat moment gaat ontwikkelen tot 2035. In de grafiek hieronder heb ik op basis van de gegevens uit de NEV-2017 geïllustreerd hoe drastisch de elektriciteitsproductie gaat veranderen. Vanaf 2025 komt volgens de NEV2017 meer dan de helft van de elektriciteit uit wind en zon en komt in 2030 75% van de elektriciteit uit wind, zon en biomassa komen.

Elektriciteit productiemix NL 2010-2035 NEV-2017

Doordat het aandeel duurzame elektriciteit sterk gaat toenemen en het aandeel fossiel sterk gaat dalen, neemt de gemiddelde CO2-uitstoot per kilowattuur elektriciteit natuurlijk sterk af. Volgens de NEV2017 daalt de gemiddelde CO2-uitstoot per kilowattuur naar ongeveer 200 gram in 2030, zie de grafiek hieronder.

CO2 emissiefactor NL elektriciteitsproductie 2000-2035 volgens NEV-2017

De kolencentrales in Nederland gaan uiterlijk in 2030 dicht

De grafieken hierboven zijn op een belangrijk punt alweer achterhaalt. Het Kabinet heeft besloten dat alle kolencentrales in Nederland uiterlijk in 2030 gesloten worden. De 2 oudste kolencentrales moeten eind 2024 al gesloten zijn. Daarmee zal de CO2-uitstoot per kilowattuur verder dalen.

Conclusie

Als we kijken naar het vervangen van aardgas in huis door elektriciteit (bijvoorbeeld met warmtepompen) of vervangen van olie door elektriciteit (elektrische auto’s), dan is het onzin om te stellen dat de elektriciteit volledig uit kolen komt. Op dit moment komt het grootste deel van onze elektriciteit niet uit kolen, maar uit aardgas. Voor een analyse van de CO2-reductie door de overstap op warmtepompen moeten we natuurlijk kijken naar de ontwikkelingen gedurende de levensduur van het apparaat. Komende jaren zal het aandeel duurzame elektriciteit snel groeien tot circa 50% in 2025 en 75% in 2030. Daarmee zal de CO2-uitstoot per kilowattuur naar verwachting dalen van 494 gram in 2016 naar minder dan 200 gram/kWh in 2030.

Als we ervan uitgaan dat de overige aannames van prof. Smeulders kloppen (ik heb ze niet nagerekend, maar zou bijvoorbeeld denken dat in een huis dat overstapt naar een warmtepomp isolatie voor de hand ligt waardoor het energieverbruik afneemt en de CO2-reductie groter wordt), dan levert een warmtepomp wel degelijk CO2-reductie op ten opzichte van verwarming met een CV-ketel op aardgas.

Naschrift over de hoofdlijnen voor het Klimaatakkoord

In de hoofdlijnen voor het Klimaatakkoord is de snelle groei van hernieuwbare energie verder uitgewerkt. In de hoofdlijnen voor het Klimaatakkoord is aan de ‘tafel elektriciteit’ ook afgesproken hoe de productie van duurzame elektriciteit verder verhoogd wordt als er meer vraag komt vanuit de andere sectoren (industrie, woningen&kantoren, mobiliteit, landbouw). Op die manier gaan de elektrificatie van het energiegebruik en de productie van meer duurzame elektriciteit hand in hand. Het PBL rekent de plannen komende zomer door. Wellicht heb ik dan tijd voor een update van deze blog.

Energie uit vallende regendruppels?

ranny sunpanel.png

Op verschillende plekken duikt het bericht op dat er in China een nieuw zonnepaneel ontwikkeld wordt dat energie uit vallende regendruppels haalt. De Britse The Guardian schrijft dat de praktische toepassing van deze vinding nog wel een aantal jaar op zich zal laten wachten.

Ik vraag me af hoeveel energie je hiermee theoretisch zou kunnen produceren. Want het lijkt me dat er niet zo heel veel energie zit in regendruppels die naar beneden vallen. Is dit weer een geval van een energie-uitvinding die te mooi is om waar te zijn? Hieronder een poging om te schatten hoeveel energie je uit vallende regendruppels zou kunnen winnen. Het antwoord zal helaas blijken te zijn dat dit slechts een minieme hoeveelheid energie op kan leveren.

Eerder schreef ik een blog over de vraag of je energie zou kunnen opwekken uit regenwater op het dak van een huis als je het door een waterrad met generator zou laten lopen. Mijn conclusie was dat dat maar heel weinig energie kan opleveren. In dat geval ging het om het gebruiken van de potentiële energie door het regenwater naar beneden te laten stromen. In dit geval gaat het om iets anders. Volgens het wetenschappelijke artikel over de vinding gaat het om het benutten van de mechanische energie van de regendruppels. Ik ga ervan uit dat het gaat om de kinetische energie, dat wil zeggen de energie van de regendruppels doordat ze met een bepaalde snelheid naar beneden vallen.

De kinetische energie hangt af van de massa van een voorwerp (m) en de snelheid van het voorwerp (v). De formule is:

formule kinetische energie

Om de kinetische energie van regendruppels uit te rekenen moeten we dus een schatting maken van de massa ervan en een schatting van de snelheid waarmee ze naar beneden vallen.

In Nederland valt gemiddeld per jaar ongeveer 800 millimeter neerslag ofwel 0,8 meter. Voor het gemak gaan we ervan uit dat het allemaal regen is (in werkelijkheid is een deel sneeuw en hagel, maar we maken het onszelf voor deze schatting zo makkelijk mogelijk).

Een standaard zonnepaneel heeft een oppervlakte van ongeveer 1,6 m2. Voor het gemak gaan we er even vanuit we een zonnepaneel hebben dat horizontaal ligt (dat is in Nederland niet de beste positie om zoveel mogelijk zonne-energie te produceren, maar zoals gezegd maken we het onszelf zo makkelijk mogelijk).

Op een horizontaal zonnepaneel valt in Nederland per jaar gemiddeld 1,28 m3 regen (0,8 x 1,6) ofwel 1280 liter. Een liter water weegt ongeveer een kilogram. De totale massa (in gewone taal het ‘gewicht’) van alle regendruppels die in een jaar op het zonnepaneel vallen is daarom ongeveer 1280 kg.

Om een schatting te kunnen maken van de hoeveelheid kinetische energie hebben we nu alleen nog een schatting nodig van de snelheid waarmee de regendruppels naar beneden vallen. Karel Knip schreef hier in 2009 in NRC een artikel over waarin staat: “De meteorologen R. Gunn en G. Kinzer hebben in 1949 terminale valsnelheden van alle soorten regendruppels in het laboratorium gemeten. De kleinste druppels vallen het langzaamst, de eindsnelheid van een druppel van 0,1 mm diameter is nog geen 0,3 m/s. Een druppel van 5 mm haalt wel 9 m/s.”. Om zeker te weten dat we de hoeveelheid energie niet onderschatten, stel ik voor te rekenen met een snelheid van 10 m/s ofwel 36 km/h. [Op deze aanname kreeg ik via twitter het nodige commentaar. Terecht, want de doorsnede van de gemiddelde regendruppel in Nederland is ongetwijfeld fors kleiner dan 5 mm. De schatting van de maximale hoeveelheid energie hieronder is dus een overschatting]

Als we de massa en de veronderstelde snelheid van de regendruppels invullen in de formule hierboven, dan kunnen we de kinetische energie van alle regendruppels samen schatten op 64.000 joule per jaar (1/2 x 1280 x 100).  Een behoorlijk groot getal, maar slechts een kleine hoeveelheid energie: 64.000 joule komt overeen met 0,018 kilowattuur (want 1 kWh=3,6 miljoen Joule).

In Nederland produceert een zonnepaneel ongeveer 250 kilowattuur elektriciteit per jaar. De kinetische energie van de regendruppels die in een jaar op een zonnepaneel vallen is dus zo goed als verwaarloosbaar vergeleken met de productie van elektriciteit uit de zon met datzelfde zonnepaneel.

Dus zelfs als het met de nieuwe vinding mogelijk zou zijn om alle kinetische energie uit de regendruppels die op een zonnepaneeel vallen om te zetten in elektriciteit, dan is de opbrengst daarvan verwaarloosbaar vergeleken met de opbrengst uit zonne-energie.

Mijn voorlopige conclusie is daarom dat de vinding technisch heel knap is, maar qua energieproductie geen potentieel heeft.

(vraag aan de lezers: zie ik welicht iets over het hoofd? Het wetenschappelijke artikel zegt ‘The hybrid energy harvesting system integrated electrode configuration can combine the advantages of high current level of a solar cell and high voltage of a TENG device’. Is er wellicht een interactie tussen de ‘triboelectric nanogenerator (TENG) device’ en het zonnepaneel die ik niet doorzie?) 

De Volkskrant sloeg de plank mis over kosten energietransitie

Volkskrant over Wiebes en kosten energietransitie

Het artikel over de kosten van de energietransitie in de Volkskrant van zaterdag 16 december sloeg de plank mis. In de kop en inleiding van het artikel staat dat de economische groei van Nederland de komende dertig jaar volgens Minister Wiebes ‘opgaat’ aan de kosten van de energietransitie. Dat heeft hij niet gezegd. Zoals verderop in het artikel correct staat, schat Wiebes de jaarlijkse kosten van de energietransitie op 1 tot 3 procent van het bruto binnenlands product (BBP). De minister stelde in het Kamerdebat ook dat dat overeenkomt met de economische groei van dit jaar. De krant zag echter over het hoofd dat kosten voor de energietransitie ook deel uitmaken van de economie en dat economische groei exponentieel is. Als de economie jaarlijks met 2% groeit, dan stijgt het BBP van 703 miljard euro in 2017 naar 1273 miljard in 2047. De omvang van de economie groeit dan in 30 jaar met 570 miljard euro. Als de jaarlijkse kosten van de energietransitie 2% van het BBP zijn, dan komt dat overeen met 14 miljard in 2017 en 25 mijlard in 2047. De kosten van de energietransitie zijn dan dus maar een klein deel van de totale economische groei over dertig jaar.

De Volkskrant liet weten helaas geen plaats te hebben voor de bovenstaande reactie op het artikel. Daarom maar hier op mijn blog geplaatst.  Dat geeft de mogelijkheid er wat linkjes in te zetten en hieronder wat extra informatie op te nemen.

De grafiek hieronder illustreert de groei van het Bruto Binnenlands Product (BBP) vanaf 2017 bij een jaarlijkse groei van 2% en de jaarlijkse kosten van de energietransitie als die gelijk zijn aan 2% van het BBP. De jaarlijkse kosten van de energietransitie groeien mee met de omvang van het BBP. Het BBP zelf groeit echter veel harder door het exponentiele karakter van economische groei.

Groei BBP en kosten energietransitie

Hieronder de letterlijke tekst die minister Wiebes uitsprak tijdens het debat met de Tweede Kamer (afkomstig uit de onvolprezen verslagen van de plenaire vergaderingen in de Kamer)

Stenogram Wiebes over kosten energietransitie.PNG

De schatting dat de kosten van de energietransitie overeenkomen 1% tot 3% van het BBP komt uit dit rapport van het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL). Het onderstaande fragment uit het rapport geeft daarop een toelichting.

PBL over kosten energietransitie 2050 NL

Belangrijk om daarbij op te merken dat PBL in het rapport alleen de directe kosten van de klimaatmaatregelen vanuit nationaal perspectief heeft meegenomen (in lijn met de zogenaamde ‘milieukostenmethodiek’). De kosten omvatten geen bredere kosten zoals impact op energievoorzieningszekerheid, luchtverontreinigende emissies, biodiversiteit, voedselvoorzieningszekerheid, en indirecte effecten. In het rapport gaat het alleen om de kosten van maatregelen om klimaatverandering te beperken. De klimaatschade die daardoor vermeden wordt, is in het rapport (in lijn met de methodiek) niet meegenomen.

Hoeveel duurzame stroom wordt er vandaag opgewekt in Nederland?

Jarenlang was ik verbaasd dat er in Nederland geen publieke informatie beschikbaar was over de actuele productie van duurzame elektriciteit. Terwijl dat in veel Europese landen wel het geval was.  De situatie in Nederland is inmiddels een stuk beter, dus tijd om een aantal bronnen op een rij te zetten.

Energieopwek.nl

In de context van het SER Energie-akkoord is de website energieopwek.nl gelanceerd. De website geeft elke dag een schatting van de duurzame energieproductie per uur uit windenergie, zonne-energie en biogas. De schatting is gebaseerd op het geïnstalleerde vermogen en weergegevens van het KNMI.

energieopwek voorbeeld

Windenergie

Voor een groot aantal windparken in Nederland is informatie beschikbaar over de actuele stroomproductie. Zo heeft Eneco een app met de actuele productie van al haar windparken. De stroomproductie van het windpark op zee Gemini is via de website en een app te volgen. De productie van het windpark Westermeerwind in het IJsselmeer bij de Noordoostpolder is te volgen via een vergelijkbare app. De actuele opbrengst van de windparken van Essent in Nederland is hier te vinden (Essent is onderdeel van Innogy).

Eneco wind app       gemini voorbeeld       Westermeerwind

De website windstats geeft een schatting van de totale actuele stroomproductie uit windenergie in Nederland op basis van weergegevens. Er is ook een inschatting per provincie beschikbaar.

windstats example 2

Zonne-energie

[wie heeft er goede voorbeelden van websites waar de actuele productie van zonnepanelen in Nederland is te volgen?]

Windenergieproductie per maand

CBS publiceert gegevens van de stroomproductie uit windenergie per maand (met een vertraging van ongeveer twee maanden).

Schatting elektriciteitsproductie per energiebron

Maandelijks publiceert Entrance een overzicht met een schatting van de elektriciteitsproductie per energiebron (op basis van een vergelijkbare aanpak als voor de website energieopwek.nl).

entrance monthly power mix example

Jaarcijfers duurzame elektriciteit

Het CBS publiceert jaarlijks cijfers over de totale duurzame elektriciteitsproductie in het jaar ervoor. In 2016 kwam volgens de voorlopige cijfers 12,5% van de elektriciteit in Nederland uit duurzame bronnen.

duurzame elektriciteitsproductie NL 1990-201 CBS relatief

Jaarcijfers duurzame energie

Het CBS publiceert ook jaarlijks cijfers over duurzame energie. Daarbij gaat het niet alleen om elektriciteit, maar om alle vormen van energie, dus ook ook alle brandstoffen voor verwarming, industrie en transport. In 2016 was het aandeel duurzame energie in Nederland volgens het CBS 5,9%.  Volgens het Energieakkoord moet dat aandeel stijgen naar 14% in 2020 en 16% in 2023.

Aandeel-hernieuwbare-energie-in-bruto-energetisch-eindverbruik-17-05-24

Leveren 5 windparken op zee evenveel energie als 23 dagen Gronings gas?

In zijn nieuwjaarstoespraak zei NAM-directeur Gerald Schotman dat de 5 grote windparken die tot uitrol wind op zee NL2023 op de Nederlandse Noordzee gebouwd gaan worden jaarlijks evenveel energie leveren als 23 dagen Gronings gas. Hij benadrukt daarbij overigens dat hij niet wil zeggen dat de windparken op zee niet gebouwd moeten worden. Dat het een goede stap is waar hij voor 100% achter staat.

Ik was benieuwd of de vergelijking klopt en de energieproductie van de 5 geplande windparken  op zee van elk 700 MW (donkerblauw op het kaartje hierboven) samen jaarlijks inderdaad evenveel energie gaan leveren als 23 dagen gaswinning in Groningen.

Wat betreft de energie-inhoud van jaarlijkse energieproductie klopt het

Wat betreft de energie-inhoud van de jaarlijkse energieproductie klopt dat (natuurlijk) wel ongeveer. Per jaar mag op dit moment 24 miljard m3 aardgas uit het Groningen gasveld gewonnen worden. In 23 dagen is dat gemiddeld 1,5 miljard m3 aardgas en de energie-inhoud daarvan is 15 miljard kilowattuur als we uitgaan van de energetische bovenwaarde. De elektriciteitsproductie van 5 windparken op zee van 700 MW is ook ongeveer 15 miljard kilowattuur per jaar. Een fundamenteel verschil is natuurlijk wel dat het Groningen gas opraakt en windenergie niet.

Appels en peren

Tegelijk is 1,5 miljard m3 aardgas vergelijken met 15 miljard kilowattuur elektriciteit een beetje appels en peren. Het is namelijk ook van belang te kijken waar de energie voor gebruikt wordt.

Voor evenveel elektriciteit 45 dagen Gronings aardgasenecogen

Als je bijvoorbeeld van aardgas elektriciteit maakt, dan gaat dat in de nieuwste centrales in Nederland met een rendement van 59% op energetische onderwaarde ofwel 54% op bovenwaarde. [meestal wordt het rendement van elektriciteitscentrales uitgedrukt op onderwaarde, maar hier rekenen we op bovenwaarde]. Voor evenveel elektriciteit als 5 windparken op zee jaarlijks leveren heb je dan 2,9 miljard m3 gas nodig ofwel 45 dagen Groningse gasproductie.

 Voor evenveel verwarming 76 dagen Gronings gas

Gronings aardgas wordt echter nauwelijks gebruik voor elektriciteitsproductie, maar vooral voor warmtepompverwarming. Met een warmtepomp kan een huis of gebouw ook verwarmd worden met elektriciteit. Stel nu dat we op grote schaal zouden verwarmen met elektrische warmtepompen. Warmtepompen gebruiken warmte uit de omgeving en hebben daardoor minder directe energie-input nodig (zie de illustratie hiernaast). Stel dat we rekenen met een gemiddelde prestatie van warmtepompen (SPF) van 3 eenheden warmte per eenheid elektriciteit. Dan zouden de 5 windparken op zee 45 miljard kilowattuur warmte per jaar kunnen leveren. Met cv-ketels met een gemiddeld rendement van 90% op bovenwaarde is voor evenveel warmte 50 miljard kilowattuur gas nodig ofwel 76 dagen Groningse gasproductie. En als we woningen en gebouwen eerst beter zouden isoleren, dan zouden we nog meer Gronings gas kunnen uitsparen. [Ik werd er via twitter terecht op gewezen dat de warmtepomp in de illustratie een gemiddelde prestatie (SPF) van 4 heeft. Ik wilde aan de conservatieve kant zitten en de mogelijke prestaties van warmtepompen niet overschatten en heb daarom met een SPF van 3 gerekend] 

Het waait niet altijd

Op twitter werd terecht opgemerkt dat het niet altijd waait. Dat klopt, al waait het op zee wel vaak (vooral in de winter) en halen moderne windmolens op zee een capaciteitsfactor in de orde van 50%. Het gedachtenexperiment hierboven geeft dus een indruk hoeveel aardgas bespaard zou kunnen worden als alle stroom van de 5 windparken ingezet zou worden voor ruimteverwarming met warmtepompen. In werkelijkheid zou dan een deel van de tijd een andere elektriciteitsbron nodig zijn. Deze blog is dan ook geen pleidooi om alle huizen te verwarmen met elektrische warmtepompen, maar een poging te laten zien op welke manieren de energieproductie op van windparken op zee vergeleken kan worden met gaswinning.

Windparken kunnen de Groningse gaswinning niet direct vervangen

De sommetjes hierboven veranderen de conclusie van Schotman niet dat 5 windparken op zee de Groningse gaswinning niet kunnen vervangen. Het Groningse gasveld is een energiebron van proporties die in Nederland geen gelijke kent. Aardgas speelt in de hele Nederlandse energievoorziening –met uitzondering van verkeer&vervoer- een cruciale rol. Er wordt nu hard gewerkt aan de overgang naar een volledig duurzame energievoorziening, maar voorlopig zullen we aardgas nog nodig hebben.

Windenergie op zee kan een belangrijke rol spelen in duurzame energievoorziening

Er is geen enkele maatregel of technologie die in zijn eentje kan zorgen voor een duurzame
energievoorziening in Nederland. Er zal altijd een mix van technologieën nodig zijn. Windenergie op zee kan daarbij wel een belangrijke rol spelen. Er wordt van verschillende kanten gepleit voor de verdere uitbouw van windenergie op zee.

In het door Shell uitgebrachte boek ‘The colours of energy’ wordt een vergelijking gemaakt tussen de hoeveelheid energie uit gaswinning in Nederland en het totale potentieel voor windenergie als het op zeer grote schaal ontwikkeld zou worden (vooral op zee). De grafiek hieronder uit het boek laat zien dat het potentieel voor energiewinning uit windenergie op de Nederlandse Noordzee in dezelfde orde van grootte ligt als de energie-inhoud van de jaalijkse gaswinning uit het Groningenveld de afgelopen decennia. Dat wil wederom niet zeggen dat aardgaswinning eenvoudig vervangen kan worden door windenergie. Het gaat in de vergelijking die Shell maakte om het potentieel voor windenergie op zee. Het daadwerkelijk realiseren daarvan is een gigantische opgave.

offshore-wind-compared-to-gas-for-nl-in-shell-colours-of-energyenergieagenda-voorkant-2016

In de Energieagenda die het Kabinet in december publiceerde wordt voorgesteld om na 2023 door te gaan met de uitrol van windenergie op zee in een gelijkmatig tempo van circa 1 Gigawatt ofwel 1000 Megawatt (MW)  per jaar. Als er tussen 2023 en 2030 jaarlijks inderdaad 1000 MW windenergie op zee wordt bijgebouwd, dan is in 2030 de totale capaciteit 12.500 MW. De jaarlijkse stroomproductie daarvan is dan in de orde van 55 miljard kilowattuur: 3,5 keer zoveel als de 5 windparken die nu in ontwikkeling zijn en die we hierboven vergeleken met gaswinning in Groningen.

Gaswinning Groningen gaat dalen

De gaswinning uit het Groningen veld gaat in de toekomst dalen doordat het langzaam uitgeput
raakt. In het winningsplan van NAM voor het Groningen gasveld uit 2016 is weergegeven hoe de gaswinning uit het veld zich de op de (zeer) lange termijn gaat ontwikkelen in de productiescenario’s van de NAM. De figuur hieronder laat de gasproductie uit het veld zien in miljard m3 per jaar tussen 2017 en 2080. De groene lijn begint op het niveau van 27 miljard m3 per jaar in 2017 en begint sterk te dalen vanaf circa 2023. groningen-field-production-scenario-long-term

In de toekomst mogelijk meer energie uit wind dan uit het Groningse gasveld

Het lijkt er dus op dat Nederland op enig moment in de toekomst meer energie zal winnen uit wind op de Noordzee dan uit het Groningen gasveld. Maar dat zal wel de nodige tijd en forse inspanningen vergen. 

Kunnen Nederlandse woningen ‘off-grid’ met een thuisbatterij?

Enthousiaste reacties op de aankondiging van een nieuwe thuisbatterij en het zonnedak van Tesla. De website Duurzaambedrijfsleven.nl schrijft zelfs dat woningen ‘off-grid’ zouden kunnen. Ik denk dat van het elektriciteitsnetwerk afgaan voor een woning in Nederland heel moeilijk is. En dat er veel meer voor nodig zou zijn dan zonnepanelen en een thuisbatterij. Laten we eens kijken. Ik denk dat de uitkomst van deze blog wordt: ‘Leve het stroomnetwerk!’

Opmerking vooraf om misverstanden te voorkomen: ik heb nergens gezien dat Tesla claimt dat je met een thuisbatterij zonder netwerk kan.  Maarten Keswiel meldt via twitter dat Elon Musk (de baas van Tesla) bij de presentatie (video) van het zonnedak en nieuwe thuisbatterij zei: netwerken worden belangrijker dan ooit, hooguit 1/3e zelf opwekken, rest utility (dus via het netwerk, JV). 

Van het netwerk af, maar welk netwerk dan?

‘Off-grid’, van het netwerk afgaan heeft een grote aantrekkingskracht. Lekker alles zelf doen. Om te kijken of het kan en hoe moeilijk het is, moeten we eerst bedenken over welk netwerk we het hebben. Wat betreft energie zijn de meeste huishoudens in Nederland op twee netwerken aangesloten: elektriciteit en gas. Daarnaast zou je kunnen zeggen dat onze auto’s los-vast op een olie-netwerk zijn aangesloten maar dat laten we hier maar even buiten beschouwing. Sommige woningen in Nederland (5%?) zijn aangesloten op een warmtenetwerk. Dat laten we ook buiten beschouwing. Anders wordt dit geen blog maar een boek…

Van het gasnetwerk af kan

Gas gebruiken we thuis vooral voor verwarming, warm water en koken. Het is nog een tamelijk nieuwe ontwikkeling (los van stadsverwarming), maar een woning kan in Nederland zonder gas. Bij zogenaamde ‘nul-op-de-meterwoningen’ gaan de meeste concepten uit van ‘all-electric’ waarbij voor de verwarming een elektrische warmtepomp gebruikt. Bij zulke woningen is het elektriciteitsnetwerk cruciaal zoals we later zullen zien.

En van het elektriciteitsnetwerk af dan?

De suggestie van ‘off-grid’ met een thuisbatterij is natuurlijk om van het elektriciteitsnetwerk af te gaan. Waarom zou dat niet kunnen? Om maar meteen met de deur in huis te vallen: omdat er in de winter te weinig zon is.  Ter illustratie hieronder een grafiek van de stroomproductie per maand van de zonnepanelen bij ons thuis in 2015 (01=januari, 12=december). In de zomermaanden is de stroomproductie ongeveer 200 kilowattuur (kWh) per maand, terwijl het in januari en december maar een schamele 20 tot 25 kWh is. Over het hele jaar produceren de zonnepanelen ongeveer 75% van ons stroomverbruik. Maar in de winter waarschijnlijk niet meer dan 10% (we hebben nog een ‘domme meter’ dus preciezer weet ik het niet). In onze streken zijn  de dagen in de winter nu eenmaal kort, de zon staat laag en het is ook nog eens vaker bewolkt dan in de zomer.

stroomproductie-zonnepanelen-thuis-2015-per-maand

Een thuisbatterij is vooral geschikt om overdag als de zon schijnt stroom op te slaan, die dan ’s avonds en ’s nachts gebruikt kan worden. Op een plek op aarde waar de dagen het hele jaar ongeveer even lang duren (dicht bij de evenaar dus) en het vaak mooi weer is, kom je met een thuisbatterij wellicht een heel eind zonder elektriciteitsnetwerk ( weet iemand daar voorbeeld van?). In Nederland echter niet. Zonnepanelen produceren hier ’s winters niet genoeg stroom om het elektriciteitsverbruik van een huishouden te dekken. Als je van het elektriciteitsnetwerk af wilt, dan zul je seizoensopslag moeten hebben: ’s zomers energie opslaan die je dan ’s winters kunt gebruiken.

Bierviltjes: hoeveel thuisbatterijen heb je dan nodig?

Toen we thuis zonnepanelen kregen in 2014 maakte ik met mijn dochter al eens een hele ruwe berekening van het aantal auto-accu’s (ouderwets!) dat we nodig zouden hebben om zonder netwerk te kunnen. [Om eerlijk te zijn weet ik niet of batterijen erg geschikt zijn voor opslag over zo’n lange periode. Daar gaan we in dit gedachte-experiment even aan voorbij]

Verschillende mensen maakten betere berekeningen van het aantal thuisbatterijen dat je nodig zou hebben voor seizoensopslag als je van het elektriciteitsnetwerk af zou willen. Hieronder  een aantal voorbeelden.

110 thuisbatterijen van 13,5 kWh voor huishouden met gemiddeld stroomverbruik

Oscar Rysdyk berekende op zijn blog dat er voor een huishouden met een min of meer gemiddeld stroomverbruik van 3600 kWh per jaar 150 thuisbatterijen van 10 kWh nodig zouden zijn. (overigens heeft de nieuwe Powerwall 2 een capaciteit van 13,5 kWh, dan zouden het er 110 zijn)

220 thuisbatterijen voor een all-electric woning

Henri ter Hofte maakte de mooie grafiek hieronder van een doorsnee woning die helemaal op elektriciteit zou gaan draaien. Hier is goed te zien dat dan in de zomer de opwek van stroom (groen in de grafiek) groot is, terwijl in de winter het verbruik (bruin in de grafiek) veel hoger is. Bij deze hypothetische woning zou 3000 kWh aan batterijcapaciteit nodig zijn. Met een thuisbatterij met een capaciteit van 13,5 kWh, zouden dan 220 thuisbatterijen nodig zijn.

hoeveel-thuisbatterijen-voor-all-electric-woning

Superzuinig huis met warmte-opslag: toch nog 37 thuisbatterijen nodig

Op zijn blog beschrijft @plushuis zijn ervaringen met zijn superzuinige ‘Plushuis’: zeer goed geïsoleerd en verwarming met een elektrische warmtepomp. Op het dak 10 kilowatt-piek aan zonnepanelen (dat zullen ongeveer 40 zonnepanelen zijn gok ik). Hij maakte een mooie grafiek die laat zien hoe zijn all-electric Plushuis ’s zomers meer stroom produceert dan er gebruikt wordt. En dat er ’s winters een onherroepelijke ‘winterdip’ is. Dan gebruikt het Plushuis netto elektriciteit uit het net.

plushuis-winterdip

@Plushuis deed in een blog een gedachte-experiment waarbij zijn superzuinige woning van het elektriciteitsnetwerk zou gaan (een gas-aansluiting heeft hij al niet meer denk ik). Zijn Plushuis verbruikt nu in de ‘winterdip’ netto 1700 kWh elektriciteit. Volgens mij zouden daar 126 thuisbatterijen van 13,5 kWh voor nodig zijn. @Plushuis beschrijft dat je dat zou kunnen terugbrengen door warmte op te slaan: zonnecollectoren op het dak die ’s zomers warm water produceren en dat opslaan in een grote tank in de kelder tot het winter is. Dan zou hij nog 500 kWh elektriciteit moeten opslaan. Nog steeds 37 thuisbatterijen. Hij besluit dan ook voorlopig nog maar niet van het stroomnet af te gaan.

Zelf virtueel ‘spelen’ met zonnepanelen en batterij

Op de website van zonatlas kunt u niet alleen zien hoeveel stroom zonnepanelen op uw dak kunnen produceren, maar ook virtueel een batterij installeren. Hieronder ziet u een voorbeeld met 9 zonnepanelen en een batterij van 20 kWh. De grafiek laat zien dat de batterij in januari nauwelijks wordt opgeladen. De zonnepanelen wekken maar weinig elektriciteit op in deze donkere wintermaand. De geproduceerde stroom wordt voor het grootste deel direct gebruikt. ’s Avonds als het donker is en het stroomverbruik het hoogst, heeft dit virtuele huis elektriciteit uit het netwerk nodig.

zonatlas-met-batterij-20-kwh-januari

Paar windmolentjes erbij?

Op twitter meldt Gideon Goudsmit zich. Hij heeft een huis met niet alleen een groot aantal zonnepanelen, maar ook 3 kleine windmolens. Windenergie kan een rol spelen om de ‘winterdip’ op te vangen omdat het in de winter gemiddeld meer waait dan in de zomer. Voor het plaatsen van windmolens is echter wel flink ruimte nodig (in mijn stadstuintje thuis past dat niet) en helaas zijn de ervaringen met ‘urban’ windturbines slecht. Als we ’s winters de zon willen aanvullen met windenergie zullen we daarom sowieso een elektriciteitsnet nodig hebben om de stroom te transporteren van de plek waar de windmolens staan naar onze huizen.

Ook Goudsmit heeft een aansluiting op het elektriciteitsnet. Logisch, want hij zal op een zonnige zomerdag waarschijnlijk veel meer stroom produceren dan gebruiken.

gideon-goudsmit-huis

‘All-gas’ woning? 

Jan van der Veer suggereert op twitter  dat een woning best zonder het elektriciteitsnetwerk zou kunnen als de woning een gasaansluiting heeft. Met een stirlingmotor, brandstofcel of gasmotor kan je in principe zelf in principe op elk gewenst moment stroom opwekken. Technisch kan dat vast. Of je er veel mee opschiet is de vraag. Kleinschalige stroomproductie uit fossiele brandstof heeft over het algemeen een laag rendement. Daarnaast willen we van fossiel gas af en als je nog wel een gasaansluiting nodig hebt ben je niet autarkisch. En dat is voor velen de heilige graal van ‘off-grid’.

Conclusie

Een thuisbatterij is vooral geschikt om elektriciteit voor korte tijd op te slaan. Uitstekend geschikt om overdag zonnestroom op te slaan en die ’s avonds te gebruiken. Zie bijvoorbeeld deze blog van de trotse eigenaar van een Tesla thuisbatterij Jan Willem Zwang die in de zomer 26 dagen zonder het stroomnetwerk gekund zou hebben (exclusief zijn elektrische auto).

Batterijen kunnen ook een rol spelen in het opvangen van overschotten of fluctuaties in het netwerk. En misschien kan een netwerk van thuisbatterijen daarbij ook een rol spelen. Verder is de snelle ontwikkeling van steeds betere en goedkopere batterijen natuurlijk een ‘gamechanger’ voor elektrische auto’s.

De sommetjes hierboven laten echter zien dat een thuisbatterij in Nederland verre van voldoende is om van het elektriciteitsnetwerk af te gaan. In de winter (vooral in de ‘donkere weken rond kerst’) produceren zonnepanelen op onze breedtegraad te weinig stroom. Er zou een hele schuur vol thuisbatterijen nodig zijn om die ‘winterdip’ op te vangen.

Leve het elektriciteitsnetwerk!

Het elektriciteitsnetwerk helpt enorm bij de inpassing van variabele duurzame energiebronnen zoals zon. Als er veel zon is dan kun je stroom aan het netwerk leveren en er dus indirect iemand anders blij mee maken. En als het in de winter koud en donker is kun je elektriciteit uit het netwerk halen om je huis te verlichten en als je wilt ook te verwarmen (met een warmtepomp). Juist voor een duurzame energievoorziening lijkt me daarom: leve het elektriciteitsnetwerk!