132 gigawattpiek zonnepanelen nodig voor klimaatneutraal Nederland in 2050

In het nieuwe onderzoek heeft het PBL ruim 30 techno-economische trajecten doorgerekend naar een klimaatneutraal Nederland met een vergelijkbare economische structuur als nu. Het uitstellen of op voorhand uitsluiten van opties maakt het bereiken van klimaatneutraliteit in Nederland in 2050 bijna of zelfs helemaal onmogelijk. Het is volgens het PBL dan ook geen kwestie van of-of, maar van en-en. Gezien de onzekere beschikbaarheid van energiebronnen en technieken zijn alle bouwstenen nuttig en nodig, ook controversiëlere opties zoals de inzet van biogrondstoffen, afvang en opslag van CO2 (ccs) en aanpassingen in de landbouw en het landelijk gebied.

6 tot 8 keer zoveel CO2-vrije elektriciteit
Elektriciteit wordt door het PBL gezien als het werkpaard van de klimaattransitie. In kostenoptimale wegen naar een klimaatneutraal Nederland in 2050 groeit de elektriciteitsproductie met een factor 3 tot 5. Die van CO2-vrije elektriciteit een factor 6 tot 8. Ruim de helft van de energie zal direct of indirect komen van kern-, wind- en zonne-energie.

Energetisch is het logisch om waar mogelijk elektriciteit te gebruiken in plaats van fossiele brandstoffen. Maar de lucht- en zeescheepvaart zijn niet te elektrificeren: hier blijft koolstof nodig als grondstof voor bunkerbrandstofproductie, evenals in de chemische industrie. Hier worden biogrondstoffen – 3 tot 6 keer zoveel als nu – en waterstof de noodzakelijke vervangers van de huidige fossiele energiedragers.

Groene waterstof bottleneck
De voorziening van duurzame biogrondstoffen en groene waterstof uit hernieuwbare elektriciteit zal moeten verveelvoudigen. Opschaling van productie en logistiek is op korte termijn cruciaal, want in de periode tot 2050 zullen deze volgens de onderzoekers onmisbare vervangers van fossiele brandstoffen hoe dan ook schaars blijven.

De schaarste leidt tot hoge prijzen, waardoor elektrische alternatieven, waar mogelijk, aantrekkelijker zullen zijn. Voor groene waterstof zal waarschijnlijk een internationale markt ontstaan. Door zelf meer opwekkingscapaciteit voor hernieuwbare elektriciteit aan te leggen en elektrolysers voor waterstofproductie te bouwen, wordt Nederland daarvan minder afhankelijk.

Warmtepompen
Het is volgens de onderzoekers verder van groot belang om het energie- en grondstoffensysteem integraal te beschouwen. Zo lijkt het vanuit de gebouwde omgeving geredeneerd aantrekkelijk om te wachten op groen gas of groene waterstof, waarvoor weinig aanpassingen aan woningen nodig zijn. Maar de schaarste aan duurzame gassen zal groot zijn door vraag uit sectoren waar geen alternatieven bestaan. Dat zal de prijs waarschijnlijk zo ver opdrijven dat eventuele kostenvoordelen voor de gebouwde omgeving zullen verdampen en warmtenetten en warmtepompen toch de aantrekkelijkste opties worden. Tegelijk kan het elimineren van ook de laatste beetjes emissie van een sector duurder zijn dan compensatie ervan elders. Het is, zo benadrukt het PBL, goed om daar bij het stellen van sectorale doelen rekening mee te houden.

Alle flexopties nodig
Een andere constatering van het PBL is dat alle flexibiliteitsopties nodig zijn, maar het onzeker is welke flexopties waar en wanneer en in welke omvang ingezet zullen worden. In de toekomst wordt de afstemming tussen elektriciteitsverbruik en productie namelijk een steeds grotere opgave. Hiervoor zal de inzet van meer en andere flexibiliteitsopties nodig zijn om dit te bewerkstelligen, zoals opslag van elektriciteit, vraagsturing of afschakelen van windparken of zonnepanelen bij een overschot aan elektriciteitsproductie via curtailment.

Elk van deze opties heeft verschillende specifieke kenmerken en eigenschappen; zoals de kosten, het potentieel, de duur van de periode waarover flexibiliteit kan worden geleverd, de beschikbaarheid en betrouwbaarheid en de energieverliezen die ermee gepaard gaan. Sommige opties zijn volgens de onderzoekers geschikt voor situaties met overschotten, andere voor situaties met tekorten en weer andere voor beide. Dit verklaart waarom alle flexibiliteitsopties nodig zijn en in alle doorgerekende trajecten voorkomen.

Elektriciteitsnetten opschalen
Tot slot betekent de groei van de elektriciteitsproductie en het elektriciteitsverbruik een grote uitdaging voor de opschaling van de elektriciteitsnetten. Die uitdaging wordt nog groter door de fluctuerende elektriciteitsproductie uit wind en zon. Ook zullen er grotere pieken in het elektriciteitsverbruik ontstaan, onder meer door de elektrificatie van de warmteproductie in de gebouwde omgeving.

Tot 2050 neemt de benodigde capaciteit van de elektriciteitsnetten in de verschillende trajecten ten opzichte van 2030 fors toe met gemiddeld een factor 1,5 tot 2,5 voor reguliere laag-, midden- en hoogspanningsnetten en een factor 2,5 tot 4 voor offshorenetten. Er blijven dus voor een lange periode grote investeringen in de elektriciteitsnetten nodig.