1. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 1
Flevum bijeenkomst 11 maart 2014, TNO, Delft
De bijdrage van aardgas aan
de energietransitie
Ir. C.F.M. Bos (TNO)
Contact: christian.bos@tno.nl
TNO Delft, 11 maart 2014
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
Slide 0
Vragen
Welke oplossingen zijn er, theoretisch en praktisch, om de
Nederlandse energiehuishouding significant te verduurzamen
onder de randvoorwaarde van betaalbaarheid en
leveringszekerheid?
Welke rol speelt aardgas hierbij?
Welke alternatieven zijn er voor aardgas?
Is de politiek zich voldoende bewust van de effectiviteit en
efficientie van hun maatregelen?
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 1
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

2. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 2
Energiebeleid
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 2
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
Security: not only
geopolitical, but
also grid stability
& behaviour of
market players!
The three objectives of energy policy
Objectives are to a large extent conflicting
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 3
Security
AffordabilitySustainability
☼ €
☼
€
Current situation:
• Security v. high
• Affordability ±
• Sustainability low
Affordability: not
only commodity, but
also backup
hardware & add’l
costs to achieve grid
stability & other
system costs.
Sustainability: not
only during
operations, but
full life-cycle, incl.
re-cycling.
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

3. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 3
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 4
Trends
Globally, concerns on climate change + anthropogenic impact
Globally, use of fossil fuels increases
Oil becomes more expensive to find and develop
Gas may become cheaper (not only in USA / shale gas)
Solutions are being sought to reduce supply-dependence on
politically unstable countries………
More areas in world introduce some kind of CO2 penalties
Renewables are being stimulated by intervening in markets
CO2-abatement technologies become cheaper
In developed areas, Energy Intensity (PJ/GDP) goes down
Energy markets are being liberalized, whilst governments
increasingly introduce market distortions.
Digitization enables smart grids and faster trading
e-Grid balancing increasingly challenging due to RE-intermittency
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
The three objectives of energy policy
Objectives are to a large extent conflicting
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 5
Security
AffordabilitySustainability
☼ €
☼
€
Current situation:
• Security v. high
• Affordability ±
• Sustainability low
Desired situation:
• Security v. high
• Affordability same
• Sustainability v. high
But what will really
happen?
• Affordability low?
• Security low?
If sustainability v. high?
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

4. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 4
Many new abatement technologies, e.g.
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 6
Energy efficiency
Insulation etc.
Long distance transmission
Better microchips
End-use apparatus
CHP
Renewable Energy (RE)
Wind (onshore/offshore)
PV + CSP
Biogas
Biofuel (woodchips-PCPP)
Ethanol / Gasohol
Geothermal energy (HE+LE)
Smart grids / smart meters
Storage
H2
P2G
CAES / ACAES
ATES
Batteries
Supercondensors, flywheels
Chemical looping
CCS
Reforestation
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
And many government measures to stimulate
new abatement technologies
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 7
Priority on grid for RE
FIT
EPS, e.g. mandated CHP
CfD
Other price guarantees
Loan guarantees
CO2 tax
Capex subsidies
Opex subsidies
“Onrendabele top”
Tax incentives / breaks
Capacity payments
Mandated energy audits
Certificates, etc.
Research programmes
And ah…… YES, also ETS.
Wasn’t ETS designed to
allow the market to pick the
winners, rather than govt?
Question: should all such
measures be active
simultaneously?
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

5. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 5
Systems approach: the chaotic public debate
Objectives, means, optimization and decision processes, boundary conditions,
interactions etc. etc. are being confused. Dire need of a more structured debate.
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 8
Ref.JorgGigler.TKI-gas
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
The challenge: how to avoid low affordability and
low security? Poorly understood by politicians and scientists…
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 9
Affordability problem is attacked through
Better markets
Liberalisation: unbundling of value chains, more competition
CO2 emission rights market: ETS (most efficient way of pricing CO2)
Technology learning curve: gradually lower €/J
But what is overlooked are the high add’l costs (externalities) due to:
Required standby reserve power
Required grid enhancements due to intermittency of RE
Security problem is hardly attacked at all
Security of grids: lurking instability problems
Costs of maintaining high grid security are non-linear with market share
of (intermittent) RE
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

6. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 6
Hernieuwbare
bronnen en
netbalancering
TNO Delft, 11 maart 2014
11
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
Variabele vraag naar elektriciteit
Acceleration
ca. 8 16 GW
06:00-08:00 hrs.
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 12
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

7. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 7
Challenge: net balancing when wind is poorly predictable
Poor predictability of wind
Spatial correlations
PV also intermittent
Modelling of flexibility
Contracts
Flex instruments, storage
National grid ultimate source
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 13
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
Flexibility instruments to cope with variable demand
and RE-intermittency
‘Soft’ issues:
Demand-side mgt
Smart local grids
Interruptible contracts
Regulation
Business models for
reserve / standby power
Hardware
Grid enhancements
Storage facilities
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 14
UGS
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

8. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 8
NL Energieakkoord
14% duurzaam in 2020
6000 MW wind op land
4500 MW wind op zee
Uitdaging: inpassing in
net + kosten ervan,
backup + business model
Verborgen kosten
(externaliteiten) zijn niet
goed bekend.
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 16
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
Simulation of excess electricity, June 2020
Challenge: how to provide institutional framework and commercial
incentives for investing in standby flex / conversion / storage?
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 17
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

9. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 9
Residual load curve in 2020 scenario
Residual demand equals electricity demand reduced by intermittent production sources
(must-run CHP, solar and wind). Excess electricity occurs when residual demand < 0.
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 18
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
Is P2G + UGS een oplossing?
Bij gebrek aan stuwmeren zal grootschalige UGS, dus niet alleen
gevuld met syngas, maar met aardgas, voorlopig nodig blijven.
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 19
Exces
wind
Exces wind:
P2G?
Windloze
week
Wat gaat a/h einde v windloze week de
snel accelererende vraag 6-8am
beantwoorden?
NB: als peakshaver UGSen leeg zijn!
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

10. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 10
Vragen
Welke oplossingen zijn er, theoretisch en praktisch, om de
Nederlandse energiehuishouding significant te verduurzamen
onder de randvoorwaarde van betaalbaarheid en
leveringszekerheid? Contintentale supergrids (te duur…), P2G (te duur),
Vraagsturing (ontoereikend), Chemische e-Opslag (enkel laag vermogen),
PSH (te weinig uitbreidingscapaciteit), CAES, CSP + warmteopslag, ………
Welke rol speelt aardgas hierbij? De flexbron bij uitstek: hoog
opgeslagen vermogen, snelle ramp-up + langdurige teruglevertijd bij hoog
vermogen. Kosten vs. alternatieven. NB: STEG centrale kan met CCS.
Welke alternatieven zijn er voor aardgas? Biomassa flexcentrales?
Flexibele kolencentrales + CCS.
Is de politiek zich voldoende bewust van de effectiviteit en
efficientie van hun maatregelen? Voorbeeld ETS + non-ETS maatregelen
die elkaar ondermijnen……
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 20
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
Conclusie
Bij gebrek aan PSH in NL lijkt er geen reëel alternatief te bestaan
voor fossiele flexcentrales, al dan niet uitgerust met CCS.
Alternatieven te duur, of voldoen niet aan eisen van hoogvermogen
opslag en snelle opslag/snelle teruglevering.
Afhankelijkheid van buitenland voor flexdiensten is ongewenst.
De fossielvrije elektriciteitsvoorziening in NL lijkt vooralsnog een
utopie.
Elektriciteitsleveranciers, die beweren 100% duurzaam te zijn en
aan variabele vraag moeten voldoen, kunnen m.i. niet beweren
dat ze geen gebruik maken van aardgas c.q. kolen.
En zullen dat voorlopig ook niet kunnen.
Aardgas zal moeten concurreren met andere flexinstrumenten.
Nu vaak te duur.
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 21
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie

11. De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie
TNO Delft, 11 maart 2014
Flevum bijeenkomst 11
Conclusie
Bij gebrek aan PSH in NL lijkt er geen reëel alternatief te bestaan
voor fossiele flexcentrales, al dan niet uitgerust met CCS.
Alternatieven te duur, of voldoen niet aan eisen van hoogvermogen
opslag en snelle opslag/snelle teruglevering.
Afhankelijkheid van buitenland voor flexdiensten is ongewenst.
De fossielvrije elektriciteitsvoorziening in NL lijkt vooralsnog een
utopie.
Elektriciteitsleveranciers, die beweren 100% duurzaam te zijn en
aan variabele vraag moeten voldoen, kunnen m.i. niet beweren
dat ze geen gebruik maken van aardgas c.q. kolen.
En zullen dat voorlopig ook niet kunnen.
Aardgas zal moeten concurreren met andere flexinstrumenten.
Nu vaak te duur.
TNO Delft, 11 maart 2014
Slide 22
Tenslotte:
Aardgas kan beter gezien worden als “RE-enabler”.
Zonder grootschalige balanceringsintrumenten, lijkt de
energietransitie niet mogelijk / te duur of gaat gepaard met
te lage leveringszekerheid.
Alternatieven ter 100% vervanging van de aardgas
flexfunctie lijken niet reëel.
Bovendien kan aardgas gepaard gaan met CCS.
De bijdrage van aardgas aan de
energietransitie