In de schaduw van de presentatie van de Outlook Energiesysteem 2050 presenteerden de netbedrijven onlangs ook vier scenario's voor het energiesysteem in 2050. Met de scenario’s brengen zij de gevolgen in kaart van mogelijke keuzes richting de integrale infrastructuurverkenning tot 2050, die hopen de netbedrijven eind dit jaar te presenteren. Daarbij gaan alle scenario’s uit van een toename van de elektriciteitsvraag tot 250 procent ten opzichte van 2019, met een grotere opwekcapaciteit van zonne-energie, maar een grotere daadwerkelijke opwek van windenergie.

Dit is het eerste deel van een tweeluik over de toekomstschets van de toekomstige energie-infrastructuur. In deel 1 staat de ontwikkeling van de vraag en aanbod van energie en flexibiliteit centraal. Deel 2 focust op de aanbevelingen van de netbedrijven.

Om in 2050 over een klimaatneutraal energiesysteem te kunnen beschikken hebben de netbedrijven vier scenario’s geschetst hoe daar te komen. Zo zijn er verschillende maten en niveaus van overheidsbemoeienis te bedenken, maar ook qua verdeling in de toekomstige energiemix.

Om de impact van dit soort keuzes op de energie-infrastructuur in beeld te brengen hebben de netbedrijven scenario’s gemaakt vanuit decentrale initiatieven, nationaal leiderschap, Europese integratie en internationale handel. De consequenties voor kosten, ruimte, menskracht en materialen worden in het eindrapport meegenomen.

Een klimaatneutraal energiesysteem in 2050 vergt in alle vier scenario’s een ambitieuze aanpak en complete systeemveranderingen in de industrie (energie en grondstoffen), mobiliteit, gebouwde omgeving en landbouw. Dat betekent ook dat de netten voor gassen, elektriciteit én warmte op de schop moeten.

De ontwikkeling van de energievraag
De netbedrijven schatten de totale energievraag in 2050 7 tot 39 procent lager in dan de huidige. De ontwikkeling van bestaande technieken, energiebesparing en verhoogde efficiëntie ligt hieraan ten grondslag.

Ook het type industrie dat in Nederland blijft is van belang. De netbedrijven vermoeden dat de zeer energie-intensieve processen zich in de marktgedreven scenario’s voor een deel zullen verplaatsen naar regio’s met meer en goedkopere duurzame energie. Wanneer de overheid sterker zou gaan normeren kunnen deze bedrijven worden behouden, maar dit brengt ook forse kosten met zich mee.

Alle scenario's gaan uit van een enorme toename van de elektriciteitsvraag, variërend van 180 tot 250 procent extra in 2050 ten opzichte van 2019. Ook de vraag naar waterstof zien de netbedrijven sterk toenemen, maar hoofdzakelijk in de industrie, als flexibiliteitsvoorziening en gedeeltelijk voor zwaar transport. In tegenstelling tot het Expertteam Energiesysteem 2050 zien de netbedrijven in twee van de vier scenario’s een rol voor waterstof als verwarming in de utiliteit.

Lees ook: Warmtevoorziening zal in 2050 grotendeels draaien op all-electric en lage temperatuur oplossingen

Een deel van het zware transport zal gaan rijden op biobrand- en grondstoffen, waardoor de vraag naar biobrandstoffen tot en met 2040 toeneemt voor het wegverkeer. Hetzelfde geldt voor pyrolyseolie voor chemische recycling. Hierdoor neemt de vraag naar olie gaandeweg af. Pas in 2050 zal de vraag naar biokerosine voor de luchtvaart verschuiven. Elektrificatie gaat in deze (deel)sectoren maar een zeer beperkte rol spelen.

Lees ook: ‘De luchtvaartsector gaat zijn duurzaamheidsdoelen waarschijnlijk niet halen’

Hoewel er een forse energiebesparing in de gebouwde omgeving gaat plaatsvinden door de toenemende isolatiegraad, neemt het elektriciteitsverbruik sterk toe. Elektrische warmtepompen zullen immers de rol van de cv-ketel – en zijn aardgasvraag – grotendeels over gaan nemen, aangevuld met lage- en hogetemperatuurwarmtenetten en, afhankelijk van het scenario, ook waterstof of groen gas. Al zullen deze gassen alleen voor de piekvraag worden ingezet, de productie vraagt ook om groene elektriciteit.

De ontwikkeling van het energieaanbod
Ook het energieaanbod zal flink toe gaan nemen. Om fossiele energie uit te faseren zal het energieaanbod voor een heel groot elektrificeren. De netbedrijven schatten in dat zonnepanelen weliswaar de meeste opwekcapaciteit zullen uitmaken, maar dat windmolens meer daadwerkelijke elektriciteit zullen leveren.

In de scenario’s varieert de opwekcapaciteit van windenergie in 2050 van 48 tot 92 gigawatt. Daar staat een opwekcapaciteit van zonne-energie van 100 tot 183 gigawatt in 2050 tegenover. Vanwege het beperkte aantal zonuren in Nederland schatten de netbedrijven in dat zonne-energie 10 tot 20 procent van de hernieuwbare elektriciteit zal uitmaken en windenergie 25 tot 60 procent.

Zij gaan er vanuit dat zonne-energie-installaties op 40 tot 50 procent van het piekvermogen worden aangesloten. Door het overdimensioneren wordt hernieuwbare elektriciteit voor een groter deel van het jaar beschikbaar en kan er meer opwekcapaciteit per aansluiting worden ingepast.

Lees ook: Kunnen zonne- en windenergie met batterijen uitgroeien tot Super Power?

Hoewel de Nederlandse productie van groene waterstof relatief beperkt blijft met 4 tot 8 gigawatt in 2030 en zo’n 16 tot 45 gigawatt in 2050, zien de netbeheerders wel een gigantische rol voor Nederland als doorvoerland van groene waterstof. In 2030 zou dit al 10 tot 40 terawattuur kunnen zijn en dit kan oplopen tot 50 tot 150 terawattuur in 2050, met name richting Duitsland.

Ook de productie van groen gas neemt in alle scenario’s toe, variërend van 14 tot 80 terawattuur in 2050. Vanwege de piekvraag in de winter blijven de gasbergingen ook belangrijk.

Het belang van flexibiliteit in een klimaatneutraal energiesysteem
Doordat wind- en zonne-energie het grootste gedeelte van de energiemix zullen gaan uitmaken, krijgt het energieaanbod een hele andere dynamiek. Dit betekent veel meer schommelingen op uur-, dag-, maand- en seizoensbasis. Vraag en aanbod van het type energie zullen eveneens regelmatig uit elkaar, ook geografisch.

Om de elektrische tekorten in 2050 op te vangen moet flexibiliteit groeien naar zo’n 86 tot 100 terawattuur. Voor de tekorten zit de grote uitdaging volgens de netbedrijven in de avonduren en de winterperiode. Dan is de vraag groot en het aanbod beperkt.

Qua overschotten van flexibiliteit is er nog een veel grotere capaciteit nodig in 2050: 186 tot 273 terawattuur. De crux komt te liggen bij het kostenefficiënt opvangen van deze enorme overschotten om energieverlies te beperken.

Of het nou gaat om het balanceren van tekorten of overschotten, flexibiliteitsmiddelen kunnen het elektriciteitsnet ook verder uit balans brengen als ze niet op de juiste manier worden ingezet. Ook de locatie en de daar aanwezige energiedragers en energie-infrastructuur is daarvoor van groot belang. Voor de systeemintegratie is het van groot belang dat dit op elkaar wordt afgestemd.

Lees ook: Toekomstig elektriciteitssysteem moet duidelijker richting de trias energetica worden gestuurd

Dat afstemmen betekent voor de netbedrijven ook dat er veel meer planbaarheid moet komen. Anders kan het noodzakelijke tempo niet worden gehaald. Vanwege de enorme opgave, de uiteenlopende bandbreedtes van de mogelijke scenario’s en de krappe tijdsperiode móéten er snel keuzes worden gemaakt.