Deze blogpost gaat over onzekerheden in de energietransitie. Het transitieplan van de gemeente Nijmegen is daarbij het uitgangspunt[1]. Een van de eerste in zijn soort, waarvoor de gemeente alle lof toekomt. Lof ook voor de manier waarop de burgers bij de plannen betrokken worden. Maar de te bespreken onzekerheden gaan op voor alle gemeenten.
Energietransitie: een enorme opgave
Dat de transitie een enorme opgave is, was al duidelijk uit het klimaatakkoord[2]. Alleen al vóór 2030 zouden 2 miljoen woningen van het gas af moeten. In 2050 geldt dat voor alle 7,7 Nederlandse woningen. Nog afgezien van alle gebouwen. Om dit mogelijk te maken moeten we de komende 10 jaar de productie van duurzame energie opvoeren van 17 naar 84 of misschien wel 120 terawattuur. Verder moeten een groot deel van alle Nederlandse woningen beter worden geïsoleerd.
Terecht rept het energieakkoord van de noodzaak om per wijk te bekijken hoe de transitie het best vorm kan krijgen. Voor dichte bebouwing met huizen gebouwd voor 1995 zijn warmtenetten de beste oplossing en huizen die gebouwd zijn na 1995 kunnen het beste all-electric worden.
Nijmegen voortvarend aan de slag
Nijmegen beschikt over 78.000 woningen (gemiddeld oppervlak 110 m2) en gebouwen met een omvang van 50.000 woningequivalenten, die thans op aardgas zijn aangesloten. Sinds kort zijn 6000 woningen aangesloten op een warmtenet.
De gemeente Nijmegen gaat ervan uit dat ongeveer 30.000 – 50.000 woningen op een klein- of grootschalig warmtenet kunnen worden aangesloten en dat 25.000 – 35.000 woningen all-electric worden. Voor de overige woningen wordt gezocht naar andere oplossingen, zoals groen gas. Het betreft vooral huizen in de binnenstad waar de bouwkundige aanpassingen die voor de andere oplossingen vereist zijn, lastig zijn uit te voeren.
De gemeente heeft een gefaseerd plan opgesteld, waarbij al vóór 2020 concrete resultaten geboekt moeten worden in een aantal wijken (zie kaart). In deze gebieden zijn de voorbereidende maatregelen al in volle gang, inclusief bijeenkomsten met bewoners.
Tien zware wissels op de toekomst
Het Nijmeegse transitieplan laat door zijn gedetailleerde karakter tevens zien dat zijn welslagen afhangt van een hele reeks vooralsnog onzekere factoren. De energietransitie trekt zware wissels op de toekomst. Maar dit kan ook niet anders bij een dergelijke complexe operatie.
- Bereidheid van huiseigenaren om de kosten van de isolatie van woningen te financieren
Er staat een gigantische isolatieopgave te wachten, in het bijzonder voor huizen die all-electric moeten worden. Bureau Berenschot heeft deze kosten berekend, uitgaande van de eisen die energielabel B stelt. Het gaat in dit geval om zogenaamde basisisolatie. Deze omvat isolatie binnenkant dak, vloer- en spouwmuurisolatie, HR+++ glas en mechanische ventilatie. Hun warmtevraag is 45 – 70 kilowattuur/m2, wat een watertemperatuur vereist van 55 – 70oC).
De meeste huizen hebben thans een label C of hoger. Onderstaande afbeelding geeft de kosten aan van isolatie naar energielabel B, uitgaande van verschillende huistypen en energielabels[3]. Deze kosten zijn inclusief de verwarmingsapparatuur en 10 zonnepanelen.
Om draagvlak bij de bevolking te krijgen zijn allerlei voorstellen in ontwikkeling (!) om de kosten van de energietransitie te beperken. Een daarvan is het aangaan van huis-gebonden leningen voor de aanschaf van nieuwe apparatuur en de uitvoering van isolatie. De rente zou mede uit het de lagere energiekosten betaald worden, maar omdat de kosten hoog kunnen oplopen zal er sprake zijn van een aanzienlijke onrendabele top. Om deze reden is het zeer waarschijnlijk dat veel huiseigenaren een dergelijke investering tot op het laatst zullen uitstellen totdat een verwachte(!) daling van de kosten voor isolatie zal inzetten. Als de prijs van aardgas substantieel stijgt en die van elektriciteit evenredig daalt zullen ze waarschijnlijk geneigd zijn op grote schaal elektrisch gaan bijverwarmen.
Zoals uit onderstaand schema blijkt wil de gemeente Nijmegen waar dat mogelijk is aansluiting op een warmwaternet niet van isolatie laten afhangen. Huiseigenaren van matig geïsoleerde woningen zouden dan al gebruik kunnen maken van een hoge-temperatuur warmtenet (1a) en huiseigenaren met een huis met een basisisolatie op een warmtenet met een middelhoge temperatuur (1b). Zo kan worden voorkomen dat de kosten van isolatie bij voorbaat al niet te nemen hindernis zijn.
- Een doorbraak van all-electric is sterk afhankelijk van innovaties in warmtepompen
Mijns inziens heeft Bureau Berenschot de kosten van isolatie van all-electric huizen onderschat door uit te gaan van basisisolatie (energielabel B). Voor huizen die zijn voorbestemd om volledig te worden verwarmd met warmtepompen is thans maximale isolatie vereist (BENG1, energielabel A++). Deze omvat vloer- en spouwmuurisolatie, HR+++ glas, isolatie aan binnen- en buitenkant van het dak en ventilatie met warmteterugwinning. Hun warmtevraag wordt daardoor teruggebracht naar 25 kilowattuur/m2 en daardoor kan worden volstaan met water van 35 – 50oC. Dit kan een bestaande warmtepomp aan zonder excessief elektriciteitsverbruik in de winter.
De verwachting(!) is echter dat warmtepompen de komende jaren een ontwikkeling zullen doormaken waardoor ze warm water van 55 – 70oC kunnen produceren, zodat ook huizen met basis-isolatie all-electric kunnen worden.
- Invoering op grote schaal van warmtenetten vereist de beschikbaarheid van voldoende warm water.
Nijmegen heeft thans een bescheiden warmtenet waarop 6000 huizen zijn aangesloten. Ook in de meeste andere gemeenten in Nederland spelen warmtenetten een bescheiden rol. Het warmtenet in Nijmegen wordt gevoed door de afval-energiecentrale ARN. Om meer dan de helft van alle Nijmeegse huizen en gebouwen van warm water te voorzien, zijn op grote schaal andere bronnen nodig. De verwachting (!) is om hiervoor gebruik te kunnen maken van ultradiepe warmwaterlagen (5 km), waar zich water van 160oC bevindt. Het onderzoek naar dergelijke watervoorraden moet nog grotendeels beginnen. In aanvulling hierop zijn er ook plannen voor kleinschalige warmtenetten die – voorlopig – met biomassa worden gestookt. Op lange termijn is ook gebruik van oppervlaktewater mogelijk, maar ook hiervoor zijn waterpompen met een hoog rendement nodig.
- De vereiste toename van de productie van duurzame elektriciteit staat bij lange na niet vast.
Nederland gaat niet alleen aanzienlijk meer elektriciteit gebruiken dan nu, maar deze elektriciteit moet ook van duurzame bronnen komen. De afgelopen jaren is het aantal zonnepanelen en windparken aanzienlijk gegroeid, wat in het geval van windenergie vaak met weerstand vanuit de bevolking gepaard ging. In de komend 10 jaar moet de hoeveelheid duurzame energie minstens vervijfvoudigen en daarna nog eens enkele malen groter worden. Hoeveel elektriciteit in 2050 nodig is, is onbekend. Ik heb elders een schatting gemaakt [4]. Technisch is dit mogelijk om aan deze vraag te voldoen, maar de daarvoor vereiste ingrepen de ruimtelijke ordening zijn gigantisch en kunnen tot ellelange bezwaarprocedures en vertraging leiden.
- Het is onzeker of aan verzwaring van het elektriciteitsnet valt te ontkomen.
Bij een aanzienlijke stijging van het elektriciteitsgebruik, zeker als de nieuwe generatie warmtepompen op zich laat wachten, is een verzwaring van het elektriciteitsnet onvermijdelijk. Ook dit is een mega-operatie.
Thans worden verschillende manieren onderzocht om aan verzwaring van het elektriciteitsnet te ontkomen. De eerste is om lokaal opgewekte elektriciteit ook lokaal op te slaan en eventueel te verhandelen. In plaats van zwaardere kabels hebben we dan een ‘smart grid’ nodig dat zelfstandig de belasting van het net én de beschikbaarheid van voldoende elektriciteit voor de gebruikers kan regelen.
Maar er zijn ook meer grootschalige buffers nodig om. Daarover is afgezien van batterijen, die slechts voor enkele dagen reserve bevatten, nog weinig nagedacht. Voorbeelden van buffers zijn energieopslag in zoutlagen, omzetten van overtollige energie in waterstof of ammoniak, maar ook de aanleg van immense ondergrondse warmwaterreservoirs[5].
- Aan biomassa wordt een belangrijke rol toegedicht, maar biomassa zal slechts beperkt beschikbaar zijn.
Biomassa (afval, gekweekt hout, snoeihout) wordt thans op tamelijke grote schaal ingezet bij het stoken van elektriciteitscentrales en voor toepassingen in de chemische industrie. Ook in de toekomst wordt een biomassa een belangrijke rol toegedicht, bijvoorbeeld als grondstof voor kleinschalige warmwaternetten en als bron voor biogas. Er is veel discussie over de vraag wat duurzame biomassa is. Bovendien willen we naar minder afval toe en zo veel mogelijk afval hergebruiken. Voor ‘schone’ chemische industrie is biomassa een noodzakelijke vervanging van olie en steenkool. Om al deze redenen zal biomassa slechts in beperkte mate beschikbaar zal zijn voor verwarmingsdoeleinden.
- Opslag van CO2 moet, maar hoe is onzeker.
Het is volgens het Planbureau voor de leefomgeving vrijwel onmogelijk om de uitsloot van CO2 in 2030 te halveren en in 2050 terug te brengen naar nul, zonder CO2 (tijdelijk) op te slaan[6]. De industrie heeft tijd nodig om te schakelen naar bio-based productie en er is vooralsnog onvoldoende duurzame elektriciteit om van waterstof voldoende ‘groen gas’ te kunnen maken. In al deze gevallen geldt dat er mogelijkheden moeten zijn om CO2 tijdelijk op te slaan, in afwachting van zijn hergebruik. Naar methoden voor grootschalige CO2-opslag wordt onderzoek gedaan, maar de resultaten daarvan zijn vooralsnog ongewis en controversieel.
- Waterstof als brandstof en als opslagmedium leidt tot een groot rendementsverlies.
Waterstof is een onbetwiste energiebron voor de industrie en een potentiële energiedrager, bijvoorbeeld als autobrandstof of om waterstofgas te maken. Waterstof wordt ook gezien als een middel om energie op te slaan. Elektriciteitsoverschotten worden dan gebruikt om van water waterstof (of ammoniak) te maken en deze later worden deze via brandstofcellen weer om te zetten in elektriciteit. Het rendement van dit proces is echter laag[7].
- De kosten van de energietransitie en alle bijkomende kosten zijn onbekend en de financiering ervan onzeker.
De financiering van de energietransitie zal voor een deel ten laste van overheden komen, al worden energiebedrijven steeds meer geprikkeld om voor eigen rekening duurzame energie te produceren. In de praktijk zullen ook burgers aanzienlijk meebetalen, met name aan apparatuur, isolatie en uiteraard via belastingen. De kosten voor alle betrokken partijen zijn vooralsnog niet te overzien, zoals onlangs is gebleken, ook niet door het Planbureau voor de leefomgeving. Deze onduidelijkheid werkt ten nadele van een brede ervaring van de energietransitie
- Een business case met veel onbekende elementen
Nijmegen kiest, blijkens de nota Warmtevisie: Op weg naar een aardgasvrij Nijmegen voor een ‘open’ warmtenet waarop verschillende aanbieders van warm water kunnen aansluiten en burgers zelf kunnen besluiten ‘aan te haken’. De nota geeft zelf al aan dat onduidelijkheid over het aantal afnemers het nemen van investeringsbeslissingen lastig maakt. Dat geldt uiteraard ook voor degenen die centrales voor de productie van warm water moeten gaan exploiteren. Aan de andere kant valt het ook lastig in te zien welke alternatieven bewoners hebben anders dan tot het allerlaatste moment gebruik te blijven maken van aardgas.
Complexiteitsdenken
De energietransitie is een noodzakelijke ‘reis’ naar koolstofvrije samenleving langs een deels onbekende weg en niet in te schatten risico’s.
De grootste fout die overheden kunnen maken is om te suggereren dat hier sprake is van een project dat vooraf in calculeerbare activiteiten uiteengelegd kan worden. Veel belangrijker is om een kwalitatief goed transitietraject te doorlopen en daarbij zo veel mogelijk burgers meeneemt. Dit kan gebeuren om steeds vanuit het gestelde doel terug te redeneren naar activiteiten op de korte termijn. In dit proces zullen zich nieuwe kansen en bedreigingen voordoen. Deze kunnen ertoe leiden dat het gestelde doel moet worden aangepast. Dit geldt ook voor het magische jaartal 2050.
[1]Warmtevisie: Op weg naar een aardgasvrij Nijmegen. Juni 2018. Hier te downloaden: https://www.nijmegen.nl/fileadmin/bestanden/bestuur/bestuursdossiers/Nijmegen-aardgasvrij/Warmtevisie-Nijmegen-2018-180626.pdf
[2]Hier downloaden: https://www.klimaatakkoord.nl/documenten/publicaties/2018/07/10/hoofdlijnen-compleet
[3]https://d18b3k73pw7q78.cloudfront.net/app/uploads/2018/06/EHM-artikel-Stoppen-met-aardgas-juni-18.pdf
[5]In het artikel Energieopslag. De missing link in de doorbraak van duurzame energie behandel ik een reeks opslagmethoden. Je vindt dit artikel in mijn e-boek De smart city idee, dat je hier gratis kunt downloaden: https://www.dropbox.com/s/k03uilw32un3mp0/2018%2008%2025%20De%20smart%20city%20idee.pdf
[6]http://www.pbl.nl/sites/default/files/cms/publicaties/pbl-2017-verkenning-van-klimaatdoelen-van-lange-termijnbeelden-naar-korte-termijn-actie-2966.pdf
[7]http://www.wattisduurzaam.nl/15443/energie-beleid/tien-peperdure-misverstanden-over-wondermiddel-waterstof/
Betrokken wetenschap 