blik op de toekomst

Betrouwbare en betaalbare energievoorziening in 2050: TNO beantwoordt vragen

27 juli 2020 • 5 min leestijd

We zijn op weg naar een volledig duurzame energievoorziening in 2050. Over tien jaar, in 2030, moeten de eerste belangrijke doelen al zijn behaald. Deze energietransitie brengt grote veranderingen met zich mee in technologisch, economisch en sociaal opzicht. Welke rol speelt TNO hierin? Sjaak van Loo, energie-expert bij TNO, geeft antwoord op een aantal actuele vragen.

Wat is een betaalbaar, betrouwbaar, duurzaam energiesysteem?
“In 2050 moet ons land een volledig duurzame energievoorziening hebben. We gebruiken dan niet langer fossiele bronnen als olie, kolen en gas. Daarvoor in de plaats wekken we energie op met wind en zon, gebruiken we biomassa en aardwarmte. Dat is een mooi toekomstbeeld, maar dat nieuwe energiesysteem moet behalve duurzaam en schoon ook betrouwbaar en betaalbaar zijn.

Anders gezegd: energie moet altijd voor iedereen in de juiste vorm beschikbaar zijn tegen een acceptabele prijs. Daarom werkt TNO niet alleen aan technologische innovaties om het duurzame energiesysteem te realiseren, maar richten we ons ook op sociale innovatie voor een rechtvaardig systeem.”

“Vanuit een brede blik bekijken we welke innovaties nodig zijn”

Wat is systeemintegratie en waarom is die nodig?
“Energiesystemen integreren is niets nieuws. Alleen is alles is nu nog vraaggestuurd. Als er een piek in de vraag is, schakelt een energiecentrale ‘simpelweg’ een tandje bij. Dat wordt in de toekomst een stuk ingewikkelder, want in een duurzaam systeem is het aanbod van vooral zon en wind sterk wisselend en beperkt regelbaar. En van een paar energiecentrales gaan we naar een grote hoeveelheid verschillende bronnen die energie leveren, van windparken op zee tot zonnepanelen op je dak of de accu van je elektrische auto. Dat vergt een heel andere manier van aansturen.

Al die losse systemen moeten worden geïntegreerd en goed aangestuurd om vraag en aanbod in balans te houden. Verder zal in een duurzaam energiesysteem elektriciteit gebruikt gaan worden door het eerst om te zetten in een andere energiedrager zoals bijvoorbeeld waterstof. Dit maakt integratie van duurzame opwekking en gebruik in de industrie en mobiliteit mogelijk. TNO heeft kennis van alle technische aspecten die hier een rol spelen en overziet het geheel. Vanuit die brede blik bekijken we welke innovaties nodig zijn.”

Hoe belangrijk is systeemintegratie in de energietransitie?
“De twee zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Het simpele plaatje is nu dat gas en elektriciteit uit een fossiel gestookte centrale door de netbeheerders aan consument en bedrijfsleven worden geleverd. Daarvoor zijn er een elektriciteitsnet, een gasnet en in sommige gevallen een warmtenet beschikbaar. In het toekomstige energiesysteem zijn er intelligente netwerken die elektronen, moleculen en warmte verbinden.

De hoeveelheid bronnen neemt toe met decentrale systemen, geothermie, biogas en waterstof. De energie gaat niet langer rechtstreeks van centrale naar eindgebruikers. Er komt een grote variëteit aan duurzame bronnen, conversies, opslag en transport. Dat betekent niet alleen systeemintegratie maar ook stakeholderintegratie, want al die partijen zullen moeten samenwerken. Ook hiervoor draagt TNO technische en organisatorische oplossingen aan.”

“Betrouwbaarheid moet hand in hand gaan met rechtvaardigheid”

Welke uitdagingen liggen er?
“Behalve technologische vraagstukken, zoals bijvoorbeeld het ontwerpen van multifunctionele netwerken waarin kunstmatige intelligentie (AI) een grote rol speelt, is sociale innovatie van groot belang. Betrouwbaarheid moet hand in hand gaan met rechtvaardigheid, omdat het duurzame energiesysteem voor iedereen betaalbaar moet zijn. Dat is niet alleen sociaal, maar ook noodzakelijk om de energietransitie te versnellen.

De energietransitie komt alleen effectief van de grond als iedereen meedoet. Tegenover de een die het geld heeft om te investeren in zonnecellen en zo afscheid kan nemen van aardgas, staat de ander die daar de middelen niet voor heeft. Het gevolg is dat juist voor degene met een krappere beurs de energierekening omhoog gaat. TNO doet onderzoek naar energie-armoede en komt met aanbevelingen om dit fenomeen tegen te gaan en adviseert hoe ervoor te zorgen dat niemand wordt uitgesloten van deze voor iedereen ingrijpende zaken."

Aan welke technologische innovaties werkt TNO?
"We werken aan een gericht portfolio van technologieën die bijdragen aan de versnelling van de energietransitie. Het gaat om onderzoek naar nieuwe technieken voor duurzame energieopwekking, conversie naar andere energiedragers, intelligente netwerken, opslag van energie, transport, gebruik en alle denkbare koppelingen daartussen.

Alleen al het gebruik van duurzame energie in de industrie is een verhaal apart. In veel gevallen blijkt het mogelijk om stapsgewijs, gebruikmakend van uitgekiende combinaties van technieken en aanpassingen, processen zowel te optimaliseren als CO2-arm te maken, waardoor een goed financieel rendement ontstaat."

“Er zijn plannen om op zee waterstof te gaan produceren”

Kunnen we ons aardgasnet nog gebruiken nu de productie in Groningen gaat stoppen?
“Ons land heeft dankzij de ontdekking en exploitatie van het Groninger gasveld hierover veel kennis ontwikkeld en een mooie infrastructuur gebouwd. Omdat het in zulke grote hoeveelheden zo goedkoop beschikbaar was, is ook een deel van onze industrie op aardgas gebaseerd. Denk aan de bulkchemie. Die gasleidingen zijn in beginsel geschikt voor het transport van waterstof dat op termijn grootschalig beschikbaar komt uit wind op zee. Er zijn plannen om op zee waterstof te gaan produceren en via bestaande leidingen aan land te brengen.

Waterstof kan bijdragen aan verduurzaming van de grote industrieclusters die dan geen aardgas meer nodig hebben voor hun productieprocessen. Het kan dienen als brandstof voor zwaar transport, scheepvaart en op termijn zelfs luchtvaart. En het wordt mogelijk om moeilijk te verduurzamen huizen en gebouwen te verwarmen via het bestaande gasnet.”

Hoe profijtelijk is onze ligging aan de Noordzee?
“De Noordzee gaat een cruciale rol spelen in de energietransitie. Er komen grote windparken bij die enorme hoeveelheden duurzame energie gaan leveren; er zijn plannen voor CO2- opslag om de industrie te vergroenen; en we werken met een groot aantal partijen aan het koppelen van de energiesystemen op zee en het benutten van de bestaande platforms en pijpleidingen.

Dat gebeurt in het North Sea Energy programma. Door alle vormen van energieproductie en de infrastructuren te koppelen kunnen kosten worden bespaard. We versnellen hiermee de energietransitie, terwijl we kosten en ruimte besparen met respect voor het leven op en in zee.”

"Een uitdaging blijft het zo inrichten van het energiesysteem dat het onder alle omstandigheden optimaal functioneert"

Zijn er nog veel belemmeringen?
“Op zich moet systeemintegratie de maatschappelijke kosten van de energietransitie tot een minimum beperken. Maar er is nog veel onduidelijkheid over hoe we de doelen voor 2030 en 2050 gaan halen. TNO benoemt daarom de knelpunten en biedt oplossingen voor overheid en bedrijfsleven om die doelen stap voor stap op een financieel haalbare manier te bereiken.

Een van de grootste uitdagingen blijft het zo inrichten van het energiesysteem dat het onder alle omstandigheden optimaal functioneert. De gascentrales die het net stabiel houden, hebben we straks misschien niet meer. En niet elke sector kan op elektriciteit draaien. We hebben
alle denkbare technologieën, netwerken, varianten in vraag en aanbod, kosten en opbrengsten, en tal van andere relevante gegevens in kaart gebracht. Daarmee helpen we overheden en bedrijven steeds de juiste oplossingsrichtingen te kiezen.

Moeten we het elektriciteitsnet verzwaren of juist het gasnet gebruiken voor waterstof? Dat zijn vragen die alleen zijn te beantwoorden vanuit systeemkennis. Als regisseur van innovatie werkt TNO aan robuuste transitiepaden die zowel bedrijfsleven als overheden perspectief bieden."

voorbeelden van vragen die TNO wil beantwoorden

  • Hoe kan leveringszekerheid tegen de laagst mogelijke economische en maatschappelijke kosten worden gegarandeerd?
  • Wanneer is op welke plaats, welk type energie-infrastructuur vereist?
  • Welke assets kunnen worden hergebruikt tegen welke waarde?
  • Wat is de optimale strategie voor de ontwikkeling van nieuwe infrastructuur op korte en lange termijn?
  • Welke synergie is er te behalen door samenwerking in clusters, in ketens en tussen sectoren?
  • Hoe kunnen industriële processen worden geoptimaliseerd, gebruikmakend van duurzame energie?

 

nieuwsbericht

Proeven met nieuwe generatie zonnewegdek

18 nov '21 - 3 min
Wegdek kan een rol van betekenis spelen in het grootschalig opwekken van zonne-energie. TNO werkt in het concept SolaRoad aan technieken en constructies waarbij... Lees meer

Dag van de uitvinder

9 nov '21 - 5 min
Bij TNO werken onze uitvinders al sinds 1932 aan de uitvindingen en innovaties van morgen. In het kader van de Dag van de Uitvinder staan we stil bij enkele TNO... Lees meer
innovatie

TNO’ers bestrijden de stikstofcrisis met programma Brains4Nitrogen

15 okt '21 - 4 min
Na het succes van het Brains4corona-programma, waarin TNO zich richtte op de aanpak van het coronavirus in 2020, is de organisatie nu van plan meer van deze 'Brains4x'-uitdagingen... Lees meer
innovatie

Met Brains4x van TNO versnelde innovatie op maatschappelijke uitdagingen in Nederland

15 okt '21 - 2 min
Van de coronapandemie tot aan de stikstofcrisis: Nederland staat voor grote uitdagingen. Na het succes van Brains4corona en Brains4nitrogen gaat TNO vaker challenges... Lees meer
op de werkvloer

Bekroonde prestatie: CO2-afvang toegepast

6 sep '21 - 6 min
Wat als je CO2 kon afvangen vóór deze in de atmosfeer terechtkomt? Daarmee zou de uitstoot drastisch worden verlaagd. En dan zou de mensheid een goede kans hebben... Lees meer