De kerncentrales sluiten, verwarmen zonder aardgas, meer elektrisch gaan rijden én minder CO2 uitstoten. Kan dat? Eos zet vijf cruciale uitdagingen op een rijtje.
Sluiten we ze, of sluiten we ze niet? De discussie over de kernuitstap domineert de media. Maar als we de Europese klimaatdoelstellingen willen halen, is het lang niet de grootste uitdaging waar we voor staan. Tegen 2050 wil Europa de uitstoot van broeikasgassen met 80 à 95 procent verminderen. Op kortere termijn, tegen 2030, moet de uitstoot van gebouwen en transport in België met 35 procent naar omlaag en moeten we 27 procent van de elektriciteit uit hernieuwbare bronnen halen.
Om daarin te slagen, zijn op verschillende terreinen ingrijpende veranderingen nodig. Enkel een combinatie van technologische innovaties kan van de energietransitie een succes maken.
Met de juiste financiële prikkels kan de overheid autobezitters stimuleren om hun auto op te laden als de vraag laag is. Met slimme netwerken (zie ‘Wasmachine says no’), kan dat nog eenvoudiger. Dan kunnen de auto’s ook dienstdoen als elektriciteitsleverancier, zogenoemde vehicle-to-grid- of vehicle-to-home-toepassingen. Ze geven dan de goedkoop getankte elektriciteit weer af als de vraag piekt. ‘In Japan bestaat het systeem al, en in Engeland lopen de eerste Europese experimenten’, zegt elektromobiliteitsexpert Joeri Van Mierlo (VUB).
De technologie maakt nieuwe businessmodellen mogelijk. ‘Je zou overdag goedkope elektriciteit kunnen tanken op het werk, die je ’s avonds thuis gebruikt. We onderzoeken nu wat de impact daarvan is op de levensduur van de batterij.’ Wie thuis geen zonnepanelen kan installeren, maar wel over een wagen met voldoende grote actieradius beschikt, kan zo toch hernieuwbare energie gebruiken.
Hoe komen we #VanGasLos?
Koken en stoken moet zonder aardgas, en snel een beetje.
‘Hoe lang mogen we nog koken op gas?’ Het is een vraag die in de Nederlandse media al een tijdje geregeld opduikt. Vorig jaar zetten diverse Nederlandse bedrijven, gemeenten en organisaties de schouders onder de campagne #VanGasLos. Die moet de Nederlanders ervan bewust maken dat koken en stoken in de toekomst niet meer met gas zal kunnen. De Nederlandse overheid besliste dat het aardgastijdperk in 2050 ten einde moet zijn. Voor de initiatiefnemers van #VanGasLos mag dat sneller: doel is toewerken naar een CO2-neutrale bebouwde omgeving in 2035. Ook België wil tegen 2050 af van verwarming met gas en stookolie. Meer dan de helft van ons energieverbruik gaat naar de productie van warmte. Jaarlijks zouden zo’n 100.000 gezinnen hun warmtevoorziening moeten vergroenen.
Niet alleen klimaatdoelstellingen dwingen ons na te denken over de toekomst van gas. Ongeveer een derde van dat gas komt uit Nederland. Dat was al van plan de leveringen aan België tegen 2035 te stoppen, maar mogelijk gaat de kraan al vroeger dicht. In het slechtste geval lopen de gasleveringen al vanaf 2021 terug.
Bijkomend probleem is dat Nederland gas met andere samenstelling levert, zogenoemd laagcalorisch gas. De internationale markt levert hoogcalorisch gas. Om de circa anderhalf miljoen gezinnen die nu Nederlands gas gebruiken te laten overschakelen, zijn investeringen in de infrastructuur nodig. Die worden op zo’n 700 miljoen euro geraamd. Volgens de milieubeweging laten we die beter achterwege en moeten we de gelegenheid aangrijpen om over te schakelen op groene warmte.
DE OPLOSSING
Warmtenetten, die verschillende gebouwen van warmte voorzien, zijn een optie bij nieuwbouw- en renovatieprojecten waar woningen dicht bij elkaar liggen. Dat kan bijvoorbeeld restwarmte van de industrie of een afvalverbrandingsoven zijn, of warmte van een warmte-krachtkoppeling (WKK), die zowel elektriciteit als warmte levert. Bij een kernuitstap zullen WKK’s wellicht aan belang winnen. Op verschillende plaatsen worden warmtenetten uitgerold of zijn ze gepland. In de Gentse Tondelierswijk zullen 530 woningen worden aangesloten op een warmtenet, en ook in de Antwerpse wijk Nieuw-Zuid, met 2.500 bewoners, komt een warmtenet op restwarmte.
In de Kempen onderzoekt de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO) het potentieel om huizen met diepe geothermie te verwarmen, rechtstreeks met warmte uit de diepe ondergrond. In eerste instantie ziet de onderzoeksinstelling potentieel om zo 20.000 gezinnen in Mol en Dessel te verwarmen. Op langere termijn is het de ambitie dat voor 45 gemeenten in de Kempen te doen.
Warmtepompen zijn voor individuele gebouwen de meest voor de hand liggende oplossing, op voorwaarde dat de woning voldoende geïsoleerd is. In historische, moeilijk te isoleren gebouwen vormt biogas een mogelijkheid.
MAAR ...
De weg is nog zeer lang. Ruim 60 procent van de Deense gezinnen heeft het nu al lekker warm dankzij een warmtenet. In Kopenhagen is dat zelfs 98 procent. De helft van het Deense warmtenet gebruikt restwarmte van afvalverbrandingsoven of bedrijven, of een hernieuwbare energiebron. In Vlaanderen is momenteel net geen zes procent van de warmte groen.
Groen verwarmen is in de eerste plaats minder verwarmen. Isoleren is dus de boodschap. Al focust het huidige beleid daar te sterk op, zegt Ronnie Belmans (EnergyVille/KU Leuven). ‘De overheid legt strenge isolatienormen op. Maar het kan voordeliger zijn iets minder te isoleren – voldoende om met een warmtepomp te kunnen verwarmen – zodat je nog budget overhoudt voor die warmtepomp en zonnepanelen. Dan heb je nul-uitstoot.’
De milieubeweging verwijt de overheid een gebrek aan langetermijnvisie. ‘Het warmteplan van minister van Energie Bart Tommelein bevat concrete doelstellingen tot 2020, maar geeft onvoldoende aan hoe we de hele warmtevoorziening kunnen vergroenen tegen 2050, terwijl de grootte van de nodige investeringen ons dwingen nu maatregelen te nemen’, zegt Mathias Bienstman (Bond Beter Leefmilieu).
Volgens de voorlopige versie van het Energiepact, dat het toekomstig energiebeleid moet vormgeven, mogen er tegen ten laatste 2035 geen nieuwbouwwijken met een aardgasaansluiting worden aangelegd. Vanaf 2035 mogen er geen stookolietanks meer worden verkocht. ‘Dat moet om te lachen zijn’, zegt Belmans. ‘Zo’n tank gaat dertig jaar mee. Als je de energietransitie serieus neemt, moet een verbod er ten laatste in 2025 komen.’ Vooral in Wallonië is stookolie populair. Het staat Vlaanderen vrij om het verbod sneller in te voeren.
We hebben nood aan radicaal beleid. Milieu-econoom Johan Albrecht (UGent/Itinera): ‘Het is niet rendabel om heel slechte woningen energie-efficiënt te proberen maken. Die kan je beter collectief afbreken en vervangen door energiezuinige nieuwbouw, al dan niet met een gezamenlijk verwarmingssysteem. Dat is in ons land, met veel privéwoningbezit, niet eenvoudig. Evenmin is het optimaal woningen die enkel met de auto bereikbaar zijn heel energiezuinig te maken. Compacter en dichter op elkaar gaan wonen zijn deel van de oplossing. We hebben nood aan een masterplan dat energiebeleid en ruimtelijke planning integreert.’
Fossiele brandstoffen blijven te goedkoop. Een verschuiving van taksen op elektriciteit naar fossiele brandstoffen kan groenere verwarming stimuleren. Belmans rekent voor dat een gemiddeld Belgisch gezin dat vandaag met een warmtepomp verwarmt, jaarlijks 400 à 600 euro meer betaalt dan een gezin dat aardgas of stookolie gebruikt. Van de omringende landen is enkel in Duitsland elektriciteit nog duurder en de kloof tussen de aardgas- en elektriciteitsprijs nog groter. Het Energiepact noemt een lastenverschuiving naar aardgas en stookolie ‘verdedigbaar’, maar of en wanneer die er zal komen, is niet duidelijk.
Wat als het op donkere dagen weinig waait?
In tijden zonder zon of wind hebben we een andere energiebron nodig. Maar welke?
Zon en wind zullen een steeds groter deel van onze elektriciteit leveren. Het Energiepact streeft naar 40 procent hernieuwbare elektriciteit tegen 2030 en 100 procent tegen 2050. In 2016 was dat 14 procent. Het aandeel van zon en wind zal dus bijna moeten verdrievoudigen tegen 2030. De experts van EnergyVille verwachten dat dat ook zal gebeuren. ‘Om zonne- en windenergie verder te laten doorbreken, is geen beleid nodig’, zegt Pieter Lodewijks (VITO/EnergyVille) ‘Simpelweg omdat ze door dalende prijzen nu al rendabel zijn vergeleken met fossiele energiebronnen.’
In een systeem dat grotendeels van zon en wind afhangt, hebben we nood aan een back-upsysteem. Sluiten de kerncentrales zoals voorzien in 2025, dan moet dat er vrij snel komen. In donkere, koude wintermaanden met weinig wind riskeren we anders een stroomtekort.
DE OPLOSSING
Gascentrales en WKK’s zijn een voor de hand liggende oplossing. Al is gas nog steeds een fossiele brandstof, die CO2-uitstoot veroorzaakt. Die uitstoot kunnen we wel opvangen en opslaan, bijvoorbeeld in lege gasvelden. Of we kunnen ze als grondstof gebruiken. Johan Albrecht verwacht niet dat die technologie nog voor 2030 doorbreekt, omdat de technologische uitdagingen nog te groot zijn.
De ogen van energiedeskundigen zijn dezer dagen gericht op Texas. Daar draait een proefcentrale van de start-up Net Power volgens een nieuw procedé. Het probleem bij koolstofopvang is dat de uitstoot van een gascentrale voor slechts 30 procent uit CO2 bestaat. Het gas eruit filteren kost ongeveer een derde van de opgewekte energie. Door gas niet in lucht maar in zuivere zuurstof te verbranden, bestaat de uitstoot van de Amerikaanse proefcentrale uit bijna zuivere CO2. De onderzoekers claimen zo stroom te kunnen leveren zonder uitstoot én zonder meerkosten ten opzichte van traditionele centrales. ‘Als ze hun beloftes waarmaken, zou dit een gamechanger kunnen zijn’, zegt Mathias Bienstman (BBL).
Biomassacentrales op houtpellets zijn volgens de toekomstverkenning die het Itinera-Instituut uitvoerde ook een deel van de oplossing. ‘Niet omdat we dat geweldig vinden’, zegt Albrecht. ‘Hout verbranden kan je in onze moderne kenniseconomie bezwaarlijk een innovatie noemen. Maar je kan die centrales makkelijk uitschakelen in de zomer, en ze helpen om de Europese doelstelling van 27 procent hernieuwbare energie tegen 2030 te halen.’
Niet iedereen ziet dat zo. Wetenschappers wijzen erop dat biomassacentrales op hout niet klimaatneutraal zijn omdat het veel te lang duurt voor de CO2 door een nieuwe boom uit de lucht is gehaald. Daarom zien de critici enkel een rol voor biomassacentrales om (hout)afval optimaal te benutten, maar niet als doel op zich. De oproep van wetenschappers en ngo’s om in Europa enkel pellets van houtafval toe te staan, is bij een recente herziening van de wetgeving genegeerd. Als we te sterk leunen op biomassa in ons streven naar meer hernieuwbare energie, dreigt dat ontbossing in de hand te werken.
'Ook bij een kernuitstap met extra gascentrales kan de CO2-uitstoot dalen'
MAAR ...
Zorgt minder kernenergie en meer gas niet voor meer uitstoot?
Sluiten de kerncentrales en worden er nieuwe gascentrales gebouwd, dan kan volgens de studie die Johan Albrecht voor het Itinera-instituut uitvoerde de binnenlandse CO2-uitstoot sterk stijgen. ‘Dat hoeft niet zo te zijn’, verduidelijkt Albrecht. ‘Als we met z’n allen minder energie verbruiken, kan de uitstoot dalen, ook bij een kernuitstap.’
En zelfs als onze binnenlandse uitstoot stijgt, kan dat vreemd genoeg een goede zaak zijn voor het klimaat. ‘Die nieuwe, efficiënte gascentrales kunnen oudere gas- en steenkoolcentrales elders in Europa uit de markt duwen’, zegt Albrecht. Dat de uitstoot van elektriciteitscentrales op Europees niveau is begrensd en onder de handel in emissierechten valt, helpt daarbij. ‘Op voorwaarde dat er een deftige prijs op CO2-uitstoot wordt gekleefd. Die schommelt nu rond de 6 euro, veel te laag. Tegen 2030 zou een ton CO2 uitstoten minstens 30 euro moeten kosten, tegen 2050 bij voorkeur 75 euro.’
Wat op langere termijn? Als we tegen 2050 helemaal van fossiele brandstoffen willen afstappen, is het de vraag wat er met de gascentrales moet gebeuren. Ze zouden kunnen draaien op methaan of waterstofgas dat is geproduceerd met overtollige stroom op momenten met veel zon en wind, zogenoemde power-to-gas-technologie. In Nederland onderzoekt Nuon samen met wetenschappers van de TU Delft of een gascentrale in Eemshaven ook op waterstof kan draaien. Tegen 2023 willen ze in één van de drie units aardgas vervangen door waterstof.
Power-to-gas is de meest voor de hand liggende manier om zonne- en windenergie voor langere tijd op te slaan. Of de technologie zal doorbreken, hangt volgens Pieter Lodewijks (VITO/EnergyVille) af van de prijs voor elektriciteit en CO2. Waterstof produceer je uit water met elektrische stroom, en om methaan te produceren, moet je CO2 toevoegen. ‘De technologie wordt rendabel zodra er stroomoverschotten zijn en de prijs op CO2-uitstoot het voordeliger maakt om die op te vangen dan uit te stoten.’
Eigen stroom eerst?
Batterijen worden snel goedkoper. De uitdaging wordt ze optimaal in te zetten.
De energie die zon en wind ons leveren schommelt niet alleen doorheen het jaar maar ook tijdens de dag. Zonnepanelen leveren volop stroom rond de middag, terwijl het verbruik ’s avonds piekt. We zullen die elektriciteit dus tijdelijk moeten opslaan.
DE OPLOSSING
Batterijen zijn vooralsnog duur. ‘Ze volgen echter dezelfde leercurves als zonnepanelen’, zegt Jef Poortmans (imec/EnergyVille). ‘Had ik tien jaar geleden gezegd dat pv-panelen vandaag vier keer goedkoper zouden zijn, dan werd ik uitgelachen. Nu zijn we zover, en met batterijen gaat het dezelfde kant op.’
Daarnaast ziet Poortmans enkele beloftevolle technologische ontwikkelingen. ‘Vastestofbatterijen zijn veiliger en betrouwbaarder dan de klassieke lithium-ionbatterijen. En de energiedichtheid van batterijen neemt toe, waardoor ze kleiner kunnen worden en minder plaats innemen.’
Als elektrische auto’s doorbreken, kunnen we hun batterijen inzetten als tijdelijke opslag. De vraag is wanneer en in welke mate ze die rol zullen spelen. De scenario’s van Itinera rekenen op een half miljoen tot twee miljoen elektrische wagens op Belgische wegen in 2030.
MAAR ...
Waarom een batterij in huis halen? Nu zetten eigenaars van zonnepanelen hun overtollige stroom op het net. Een ander prijzenbeleid kan een batterij aantrekkelijk maken. Al hoeven we niet per se allemaal onze eigen stroom te gebruiken. Marc Meuris (imomec-UHasselt/EnergyVille) berekende dat het voordeliger is om toch nog elektriciteit op het net te zetten. Dat net ligt er toch, en we zullen het ook in de toekomst nog nodig hebben in de koude, donkere en windstille winterperiodes. In zo’n scenario lopen onze batterijen net voldoende vol om het net tegen overbelasting te beschermen. De elektriciteit die we
’s avonds nodig hebben, halen we ook deels van het net. ‘Het voordeel voor de consument is dat hij een minder zware batterij kan kopen’, zegt Meuris. Daarbovenop kan in ruil het prosumententarief verdwijnen, dat in het leven is geroepen om de bescherming van het net tegen overbelasting te financieren.’
'In Noorwegen is een derde van de nieuwe auto's elektrisch, in België minder dan een halve procent'
Komt de elektrische auto op tijd? Hoeveel elektrische wagens er zullen rondrijden, zal onder meer afhangen van de prijs van batterijen. ‘Wellicht zal een elektrische auto rond 2025 ongeveer evenveel kosten als een benzine- of dieselauto’, zegt Van Mierlo.
Tot dan is de elektrische auto op ondersteunend beleid aangewezen. Van Mierlo acht het onwaarschijnlijk dat we er met het huidige beleid in slagen om tijdig de uitstoot van verkeer te reduceren.‘ In Noorwegen is dankzij een gunstig fiscaal beleid een derde van de verkochte wagens elektrisch’, weet Van Mierlo. ‘In België is dat minder dan een halve procent.’
Wasmachine says 'no'
Om elektriciteit optimaal te gebruiken, zijn slimme netwerken nodig.
Slimme netwerken kunnen helpen in te spelen op de wispelturigheid van zon en wind. Met een slim netwerk wordt het mogelijk op wijkniveau elektriciteit te delen en op te slaan. Het kan verbruik stimuleren als er veel zon en wind is, en het ontmoedigen als dat niet zo is. ‘Zonder slimme netwerken kunnen we de elektriciteitsproductie nooit echt decentraliseren’, zegt Belmans.
DE OPLOSSING
In de industrie is vraagsturing of zogenoemd Demand Side Management (DSM) het best ingeburgerd. Het Belgische REstore beheert het stroomverbruik van ruim 150 Europese bedrijven. Die besparen op hun energiefactuur door vooral elektriciteit te verbruiken wanneer die goedkoop is, en hun verbruik tijdelijk te beperken in periodes van schaarste. Dat kan bijvoorbeeld door koelsystemen tijdelijk uit te schakelen. Het systeem werkt als een virtuele gascentrale: elektriciteit die een gascentrale anders zou moeten produceren, wordt nu niet gebruikt.
Hetzelfde kan in principe bij gezinnen. Bij EnergyVille onderzochten ze daarvan al het potentieel met het Linear-proefproject bij 250 gezinnen. De onderzoekers stimuleerden een deel van hen met variërende tarieven om hun elektriciteitsverbruik te optimaliseren. Anderen kregen een slimme elektriciteitsmeter en slimme boilers, wasmachines, wasdrogers en vaatwassers, die zelf bepaalden wanneer ze werkten. Die tweede formule bleek het meest succesvol.
MAAR ...
De uitrol van slimme netwerken staat nog in de kinderschoenen. Onder meer in de Gentse nieuwbouwwijken Nieuwe Dokken en La Gantoise is de haalbaarheid van smart grids onderzocht. De Vrije Universiteit Brussel kondigde recent aan een proeftuin voor smart grid-technologie te bouwen op de Green Energy Campus in Zellik. Smart grids zijn wel een van de domeinen waar de energiesector op vraag van de overheid onder de noemer Flux50 in het bijzonder op focust.
Geen slimme netwerken zonder slimme meters. Om vraagsturing op grote schaal mogelijk te maken, is in de eerste plaats nood aan slimme meters. Met die toestellen kun je elektriciteitsverbruik gedetailleerder meten, in functie van tijd en prijs. Vanaf 2019 zouden slimme, digitale exemplaren onze klassieke meters moeten vervangen. ‘Steeds meer toestellen zijn sowieso al met een netwerk verbonden’, zegt Matthias Strobbe (imec/UGent). ‘De uitdaging is dan om een intelligente app te ontwikkelen die kan communiceren met toestellen van verschillende merken die verschillende ‘talen’ spreken.’
Het potentieel van vraagsturing bij gezinnen is beperkt. Het blijkt eenvoudiger om het elektriciteitsgebruik van gezinnen tijdelijk te verhogen dan het te verlagen. In beide gevallen kan dat slechts kortstondig. De mogelijkheden nemen vermoedelijk toe naarmate er meer elektrische boilers, warmtepompen en elektrische wagens bijkomen. Bij REstore werken ze al samen met een boilerproducent. Deelnemende gezinnen kunnen voor een vergoeding hun boiler op afstand laten besturen. Een kortstondige verlaging van de vraag kan anderzijds wel volstaan om een back-upcentrale op te starten en een black-out te vermijden.
Om van Demand Side Management een succes te maken, zijn ook slimme elektriciteitstarieven nodig. Want waarom op de timing van je elektriciteitsverbruik letten als je daarmee slechts enkele euro’s bespaart?
Elektrische supersnelweg
Met een beter uitgebouwd elektriciteitsnet kunnen we zon en wind beter benutten.
De zon schijnt hier niet altijd, maar ze schijnt altijd wel ergens. Met een wereldwijd vertakt elektriciteitsnet zouden we daar optimaal gebruik van kunnen maken. ‘Meer verbindingen, over steeds grotere afstanden, worden belangrijker, zegt Jef Beerten (KU Leuven/EnergyVille), gespecialiseerd in elektrische netten. ‘Om te kunnen omschakelen naar meer hernieuwbare energie, hebben we zowel opslag als een supersnelweg voor elektriciteit nodig.’
DE OPLOSSING
Tegen 2030 verwacht Beerten in de eerste plaats een verbeterd elektriciteitsnet op de Noordzee, waardoor windenergie optimaal kan worden ingezet. ‘We evolueren naar stopcontacten op zee, waarop alle windparken en later ook verschillende landen zullen zijn aangesloten.’ Daarnaast gaan veel inspanningen uit naar betere verbindingen tussen landen onderling. Zo werkt België nu al aan nieuwe verbindingen naar Nederland, Duitsland en het Verenigd Koninkrijk. ‘Tegen 2050 werken we aan een pan-Europese supersnelweg.’ Die zou het niet alleen mogelijk maken om op grote schaal efficiënter hernieuwbare energie uit te wisselen, maar bijvoorbeeld ook om overtollige energie op te slaan door water omhoog te pompen in stuwmeren in Noorwegen. ‘Nederland en Duitsland hebben al een verbinding met Noorwegen’, weet Beerten. ‘Het land heeft het potentieel om dienst te doen als grote batterij.’
‘Op heel lange termijn kan de uitbreiding van het net uitmonden in een wereldwijd elektriciteitsnet’, denkt Beerten. Om dat mogelijk te maken, kijken wetenschappers naar gelijkstroom, terwijl het merendeel van ons elektriciteitstransport nu via luchtlijnen op wisselstroom gebeurt. Enkel met gelijkstroom is ondergronds transport over lange afstand met minimale verliezen mogelijk. ‘Dat zo’n wereldwijd net wel degelijk overwogen wordt, werd in 2012 al duidelijk toen de CEO van State Grid China op een van de drukst bezochte industriële conferenties in het vakgebied verkondigde dat het nutsbedrijf ambities koestert om een gelijkstroomverbinding naar Europa aan te leggen’, zegt Beerten. Verder van huis onderzoekt het Australische Pilbara Solar de mogelijkheden om met een kabel van 1.500 km van West-Australië naar Java zonne-energie te leveren.
MAAR ...
Technische obstakels staan een wereldwijd net voorlopig in de weg. In China wordt nu al elektriciteit over duizenden kilometers getransporteerd van de ene kant van het land naar de andere. ‘Het zijn luchtlijnen met een vermogen tot wel 12 gigawatt over één verbinding’, zegt Beerten. Iets minder dan de piekvraag van heel België. Het Europese net is momenteel nog niet klaar om zulke enorme vermogens op te vangen.’
Netbeheerders zullen moeten samenwerken. Beerten: ‘Het is een denkspoor dat internationaal druk onderzocht wordt. In een systeem waarin hernieuwbare energie centraal staat, is dit een deel van de oplossing.’
