Energiebesparing en duurzame energie

Energiebesparing en duurzame energie Tussen droom en daad

29/10/2015 David de Jager

Agenda

100% duurzame energie in 2050: een droom? Potentieel van energiebesparing Potentieel van duurzame energie

Kosten en baten Leveringszekerheid Conclusie

© ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

Backcasting exercitie: 100% duurzame energie in 2050 > Is het mogelijk om de mondiale energievraag in 2050 volledig te voorzien met duurzame energie?

> Studie voor het Wereld Natuur Fonds


Energievraag en –aanbod in The Energy Report

400

Non-renewable Bio: Algae

350

Bio: Crops Bio: Comp.Fell.*

Final energy (EJ/a)

300 250 200

Bio: Traditional Bio: Res.&Waste

Het perspectief: 95% duurzame energie in 2050

Geo: Heat Solar thermal Conc.Sol.:Heat

150

Hydropower

100

Conc.Sol.:Power

Geo: Electricity Photovoltaic solar

50

Wave & Tidal Wind: Off-shore

0 2000

Wind: On-shore

2010

2020

The Energy Report, WWF, Ecofys, OMA, 2011 © ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

2030

2040

2050

Potentieel van energiebesparing > Groot kosten-effectief potentieel aanwezig

Kosten

Europees energiebesparingspotentieel t.o.v. een referentiescenario (ter illustratie)

Besparing

Harmsen et al. (2011) The unrecognized contribution of renewable energy to Europe’s energy savings target, Energy Policy 39(6) (2011) 3425-3433 © ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

Energiebesparing: Europa

Fraunhofer ISI (2012): Policy Report: Contribution of Energy Efficiency Measures to Climate Protection within the European Union until 2050 © ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

1 Mtoe = 41.868 PJ

Meer dan 65% energiebesparing mogelijk, w.v. 35% kosten-effectief

Energiebesparing: verkeert nog in dromenland? > Mondiale ambitie: verdubbeling van energie efficiëntie verbetering (SE4ALL): van 1.5%/jaar naar 3.0-3.2%/jaar

> Immense opgave: Verschillende barrières beletten de benutting van dit potentieel: ● hidden subsidies ● split incentives

● randvoorwaarden aan, of afwezigheid van financiering ● tarieven ● marktontwerp ● gebrek aan informatie ● gedrag ● rebound effects

https://www.iea.org/media/freepublications/oneoff/GlobalTrackingFrameworkOverview.pdf


Potentieel van duurzame energie > Database met potentiëlen van duurzame energie ●

Zon – Photovoltaïsch (PV) 

Land



Gebouwen

●

Zon - Concentrated Solar Power (CSP)

●

Wind op land

●

Wind op zee

●

(Aardwarmte)

●

(Waterkracht)

> Opdrachtgever: Shell, als input voor World Energy Model


EJ/jr

Wind op land: b.v. beschikbaarheidsfactor 3%, 6% en 10% voor industriële landen (1.4% in NL in 2014)

Zon-PV: In Nederland kan 200 tot 400 PJ-el door zonne-energie op daken worden geproduceerd in 2030 resp. 2070, door verbeteringen in het rendement van de systemen. Huidig gebruik is circa 400 PJ-el.


Deng et al.; Quantifying a realistic, worldwide wind and solar electricity supply, Global Environmental Change 31 (2015) 239-252

Mondiaal potentieel duurzame elektrische energie (EJ/jr)

Average installed and decommissioned capacities in Europe 2009-2014 (GW/yr) 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10

New © ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

Decommissioned

http://www.ewea.org/statistics/european/

Duurzame elektriciteit is mainstream (Europa)

Duurzame elektriciteit is mainstream (Wereld)

IEA (2015): Medium-Term Renewable Energy Market Report 2015 © ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

Groeitempo wordt voortdurend onderschat

430 GW 631 GW

De Vos and De Jager (2014), World Energy Outlook hides the real potential of renewables (http://www.energypost.eu) IEA (2015): Medium-Term Renewable Energy Market Report 2015


Duurzame energie: klaar wakker Leercurve PV modules

> Dalende kostprijs

IEA (2014): Technology Roadmap Solar Photovoltaic Energy (2014 edition)

> Betere prestaties (hogere rendementen)

> Lagere kosten van kapitaal > Stroomlijnen van de waardeketen > Nieuwe actoren (prosumenten, ESCOs, coöperaties)


Kosten: Energiebesparing loont (grotendeels)


Name

Description

Built Environment

Abatement relative to FTRL in 2020

820

Mt CO2

€ / t CO2 <0

Industry1


700

<0

Energy supply


420

~0

Transport


270

< 100

Agriculture

Abatement relative to baseline in 2020

160

190

Kosten: Duurzame energie wordt steeds goedkoper … Levelised costs of electricity in Europe (2012) Cost increase: lower capacity factors,

0

50

100

150

€2012/MWh 200

250

300

350

400

resource depletion, volatile fossil fuel prices,

Hard coal Natural gas Oil Nuclear Biomass dedicated Solar PV - rooftop (small scale) - 2012 Solar PV - ground (utility) - 2012 Solar PV - rooftop (small scale) - 2008 Solar PV - ground (utility) - 2008 Wind onshore Cost decline: learning curve Wind offshore Wind offshore - including transmission Hydropower - Dam Hydropower - Run-of-river Geothermal Blue bars: Levelised costs at realised full load hours Grey bars: Levelised costs at technically feasible full load hours © ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

EC (2014) Subsidies and costs of EU energy, Ecofys, 2014

CO2 pricing, nuclear safety

… en veroorzaken minder schade: lagere externe kosten

50

Electricity [€2012/MWh]

100 150 200 250

Hard coal Lignite Natural gas Oil Nuclear Biomass † Solar PV - rooftop (small-… Solar PV - ground (utility) * Wind offshore Wind onshore Hydropower - Dam Hydropower - Run-of river Geothermal CHP-Bio (Power) † CHP-Natural gas (Power) CHP-Hard coal (Power) CHP-Waste (Power)

Heat/CHP [€ /MWh ] Externe kosten van energieconversie 0 20 40 60 2012

technologieën CHP-Bio (Heat)in † Europa (2012) CHP-Natural gas (Heat) CHP-Hard coal (Heat) 150-310 miljard CHP-Waste (Heat) euro in 2012 Dom. natural gas-fired boiler (elektriciteit en warmte/gas) Dom. wood pellet boiler † Domestic heat pump Domestic solar thermal Om een gelijk speelveld te krijgen zou de Industrial fuels for heat elektriciteitsproductie dus eigenlijk moeten

worden belast met de waarden links. Deze ‘marktimperfectie’ wordt nu gecorrigeerd door ‘schone’ opties te subsidiëren, en/of ‘vuile’ opties te belasten.

In 2030 is de subsidie voor duurzame energie ruwweg gelijk aan 50 €/MWh (schatting, gemiddelde van alle technieken).

… en dragen bij aan de voorzieningszekerheid *Note: The values presented here for solar PV are likely to be an overestimation of the current situation, because of the high pace of technological development for this technology. †Note: biomass is assumed to be sourced from agricultural/waste wood residues only, i.e. biomass from dedicated energy crops is not included. © ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

th


0

Voorbeeld: energiesubsidies in Europa EU28 government interventions € 120 billion in 2012 0

In 2012: ca. € 120 miljard

> € 7 miljard aan kern

> € 41 miljard aan duurzaam

FF - Oil products FF - Other RE - Biomass

RE - Solar RE - Wind onshore

> € 200-300 miljard aan kern

RE - Wind offshore

w.v. € 60-120 miljard aan non-hydro

RE - Hydro

RE - Geothermal RE - Other Heat pumps Infrastructure

Support to energy demand

Plus: niet ge-internaliseerde Externe kosten © ECOFYS | 29/10/2015 | David de Jager

20

billion €2012

25

30

FF - Natural gas

> € 480-580 miljard aan fossiel > € 200-300 miljard aan duurzaam

15

FF - Coal

Nuclear

1970 to 2012:

10

Support to energy savings Free allocation of EUAs


> € 30 miljard aan fossiel

5

Agenda




Integratie van variabele energiebronnen > Op korte termijn: voornamelijk aanpassen van energiemarkten en – regulering Voorbeeld Duitsland 2007-2013: Afname in de kosten voor systeemdiensten met 13%. Terwijl de Energiewende ‘op stoom’ kwam en in 2011 kernvermogen werd afgeschakeld. Dispatch & market sophistication

Grid code

Grid representation

VRE incentives

$

Maatregel: Betere samenwerking en coördinatie tussen de vier grote netbeheerders. Interconnector management

Regulator incentives

System services

IEA-RETD (2015) Integration of variable renewables

> Op langere termijn: technologische aanpassingen


Use of forecasting

100%

Penetration level

Beleids- en institutionele kaders

- Implement large scale use of surplus electric generation

- Market reform: shorter trading periods, ancillary services markets, market consolidation, DSM and DER participation - Incentives for locating to REZs

50%

- Renewables provide ancillary services

- Enhance markets

- Grid support transition from conventional generation to VRES, demand resources and storage - Implement non-fossil fuels to conventional resources or long-term storage options to bridge period of low VRES energy supply - Implement solutions for stable system operation with reduced share of synchronous generators

- Transmission and distribution system coordination, strategic transmission expansion to REZs

- DSM demos - Strategic energy storage investments - RE development Zones (REZs) - Research long-term issues - Remove penalties

10%

- Review grid codes

Ecofys

ShortTerm

© ECOFYS |29/10/201 | 5

Near Term David de Jager

Long Term

Agenda




Conclusies – Tussen droom en daad > Combinatie van energiebesparing en duurzame energie kan op termijn leiden tot een bijna volledige duurzame energievoorziening

– Groot besparingspotentieel, grotendeels kosten-effectief (b.v. ca. 65% in 2050 Europa): maar energiebesparing vordert moeizaam

– Meer dan voldoende duurzame energiebronnen beschikbaar en huidig groeitempo is hoog

– De combinatie heeft meerdere voordelen naast mitigatie van klimaatverandering

– Maar er zijn ook evidente nadelen en/of uitdagingen > Systeem-integratie: Maatschappelijke/economische uitdagingen zijn groot – Aanpassen van energiemarkten en –regulering

– Energie-infrastructuur – Maatschappelijke acceptatie > Systeem-integratie: Technische uitdagingen zijn aanzienlijk, maar in intellectueel opzicht niet wezenlijk anders dan in de afgelopen eeuw


David de Jager Principal Consultant

Ecofys [email protected]


Energiebesparing en duurzame energie

Recommend Documents