Een duurzame energievoorziening in 2050 die grotendeels is gebaseerd op zon en wind is mogelijk. Dat laten KIVI-leden van de afdeling Elektrotechniek zien met een gedetailleerd energieplan.
Wie in 2050 een rondvlucht maakt boven Nederland, ziet geen rookpluimen meer van fabrieken en energiecentrales, geen kringeltjes waterdamp boven kassencomplexen. Er komt helemaal geen extra CO2 meer in de lucht door het produceren van elektriciteit en het maken van producten in de fabriek.
Dat is althans het beeld dat wordt geschetst in het ontwerp van een koolstofvrij energiesysteem dat een aantal KIVI-leden presenteert. Zij beantwoorden de belangrijkste vraag voor onze toekomstige energievoorziening: hoe zorgen we dat een variabel aanbod aan zon- en windenergie steeds aan de vraag kan voldoen?
Ze lichten hun plan toe op 1 december op het KIVI-jaarcongres, dat dit jaar geheel online plaatsvindt.
Simulatie van uur tot uur
Hun energieplan voor Nederland in 2050 is een uitbreiding van het plan dat de ingenieurs in 2018 presenteerden. Dat zat goed in elkaar, vonden experts, maar ‘we moesten erkennen dat er een paar belangrijke aspecten ontbraken, zoals een simulatie van uur tot uur en een financiële onderbouwing’, valt te lezen in het nieuwe plan.
Daarom hebben de makers hun systeem helemaal doorgerekend aan de hand van de verwachte energievraag en de te verwachte opbrengsten aan duurzame energie. ‘We hebben alle data over de zon en de wind over drie jaren uit het verleden opgevraagd bij het KNMI en die in onze simulaties gestopt’, vertelt elektrotechnisch ingenieur Eric Persoon, een van de opstellers van het plan.
‘Daardoor weten we zeker dat ons systeem in de praktijk kan werken, dat het vraag en aanbod kan matchen. Daarbij hebben we de totale energievraag voor warmte in de gebouwde omgeving, tuinbouw en industrie – plus de energie voor transport – geheel verduurzaamd door elektriciteit en waterstof als energiedragers te kiezen.’
Grote windparken
Voor de opwekking van elektriciteit gaan de makers uit van grote windparken op de Noordzee – een uitbreiding van het huidige beleid. Ze combineren die met zonnepanelen in zonneparken, op bedrijfsgebouwen en op woningen, en met kleinere windparken op land. Kerncentrales zijn niet nodig om de energiebalans rond te krijgen.
Ook van biomassa maken zij geen gebruik. ‘Als lokaal resthout beschikbaar is, dan is dat mooi meegenomen. Maar het importeren van houtpellets uit de Verenigde Staten hoeft dus niet meer’, zegt medeopsteller Koen Huizer, eveneens elektrotechnisch ingenieur. ‘Biomassa moet beschikbaar blijven als grondstof voor de kunststofindustrie.’
Grotere turbines
In het energieplan voor 2050 hoeft nog maar hooguit 15 procent van de energie te worden geïmporteerd. Nu is dat de helft. Daarvoor moeten er veel meer windparken op de Noordzee komen dan er nu staan gepland. ‘Tot 2030 leggen bedrijven zo’n elf gigawatt aan windparken op de Noordzee aan, maar daar moet veel meer bij’, zegt Persoon. ‘Tot wel zestig gigawatt aan maximaal opgesteld vermogen.’ Hierbij hebben de opstellers al rekening gehouden met de inzet van steeds grotere turbines (lees ook: ‘TNO test in Rotterdam de grootste windturbine ter wereld’). ‘De techniek komt er wel, maar het is nog onduidelijk hoe die capaciteit van wind op zee gerealiseerd gaat worden.’ Zeker is dat het druk zal worden op de Noordzee.
Ook moet de opgewekte stroom naar land worden getransporteerd. Dat gebeurt nu nog met dikke kabels vanuit elk windpark naar de wal, maar Persoon en collega’s stellen dat het slim is om een interconnector-netwerk aan te leggen tussen de windparken van de verschillende landen. ‘Dan kunnen zij onderling de puzzel van vraag en aanbod oplossen.’ Heeft Groot-Brittannië bijvoorbeeld stroom te veel, dan kan Nederland die afnemen en vice versa. ‘Landen moeten hierover onderling afspraken maken. Dat kost tijd, dus daar zouden ze nu mee moeten beginnen.’
Opslag nodig
Een ding is zeker: voor een goed werkend energiesysteem is een vorm van energieopslag nodig. In de nacht leveren de zonnepanelen niets en het is ook wel eens een tijdje windstil. Voor de korte termijn (enkele uren) zijn accu’s de beste oplossing, schrijven de KIVI-ingenieurs.
De meest logische keuze lijkt om de elektrolyse op locaties aan de kust te doen.
Voor de windluwe perioden van dagen of zelfs weken zetten zij hun kaarten op waterstof. Die wordt geproduceerd op momenten dat er meer stroom wordt gegenereerd dan consumenten en bedrijven op dat moment nodig hebben; bijvoorbeeld wanneer het volop waait of in de zomer wanneer zonnepanelen felle zonnestralen omzetten in elektronen. De voorraad waterstof kan in de winter weer worden opgesoupeerd. Brandstofcellen maken dan met waterstof weer elektriciteit. ‘Op zich kun je waterstof ook in gascentrales verbranden, maar het rendement van brandstofcellen is hoger’, zegt Huizer.
Elektrolyse aan de kust
Het zullen forse elektrolyse-fabrieken zijn die met de stroom uit zon en wind de waterstof voor de totale waterstofvraag moeten maken. Waar die kunnen staan, dat laten de schrijvers van het plan nog even in het midden. ‘De meest logische keuze lijkt om die elektrolyse op locaties aan de kust te doen’, zegt Huizer. ‘Want dan kun je daar ook eenvoudig de stroom van zonneparken op land naartoe leiden. Zou je de elektrolyse op een eilandje naast het windpark in de Noordzee doen, dan lukt dit niet.’
Alle details van het nieuwe energieplan van de KIVI-ingenieurs staan op een speciale website. Lees ook het verhaal over de voorganger van dit plan, dat in 2018 in De Ingenieur verscheen (pdf-bestand).
MEER LEZEN OVER HET ENERGIEPLAN?
Het volledige verhaal over fossielvrije energieplan voor 2050 vind je in het novembernummer van De Ingenieur. Koop de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25 % - een digitaal jaarabonnement van twaalf nummers voor € 69,-.
• Ik koop het digitale novembernummer voor € 7,50
• Ik neem een digitaal abonnement voor € 69,-
Foto's Depositphotos
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.