Energiemodellen

Energiemodellen zorgen voor een feitelijke basis onder het energietransitiebeleid; ze berekenen óf de effecten van beleid óf een optimale manier om een bepaald doel te bereiken.

Om een degelijk onderbouwd beleid voor de energietransitie vorm te geven is een goede feitelijke basis van groot belang. De bedoelde feiten zijn kenmerken van verschillende technische opties, zoals verschillende soorten hernieuwbare energie, energiebesparing bij alle mogelijke toepassingen en CO2-opslag. Belangrijke aspecten zijn de kosten van deze technische opties en hoeveel er maximaal kan worden ingezet per optie (de potentiëlen). Deze gegevens zijn de basis voor modellen die worden gebruikt om het huidige en toekomstige energiesysteem door te rekenen. Modellen zijn altijd een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid, en richten zich vanwege de overzichtelijkheid vaak op een deelaspect van de energievoorziening, zoals een bepaalde economische sector, een bepaalde techniek of de elektriciteitsvoorziening. Voor het vormgeven van de energietransitie zijn modellen nodig die het hele energiesysteem omvatten. We richten ons hier op twee typen energiesysteemmodellen op nationale schaal: simulatiemodellen die de effecten van het energie- en klimaatbeleid doorrekenen (zoals de doorrekening van het Klimaatakkoord en de jaarlijkse Klimaat- en Energieverkenning) en optimalisatiemodellen die de kosten om een bepaald doel te halen minimaliseren (zoals OPERA).

Energiemodellen leveren geen voorspelling op, maar een raming die afhankelijk is van de gebruikte invoergegevens.

Resultaten van energiemodellen voor doorrekening van beleid worden soms gezien als voorspellingen. De uitkomsten zijn echter geen voorspelling maar een raming, een inschatting. Het is belangrijk om duidelijk te zijn over de invoergegevens en de berekeningsmethode, en te benadrukken dat de gebruikte invoergegevens en aannamen het uiteindelijke resultaat van de raming opleveren. Modellen kunnen, met een bepaalde onzekerheidsmarge, voor verschillende beleidsvarianten laten zien wat de bijdrage is van energiebesparing, het aandeel van verschillende vormen van hernieuwbare energie en de reductie van broeikasgasemissies.

Nationale energiemodellen berekenen de effecten van beleidskeuzen tegen de achtergrond van exogene ontwikkelingen of van beleidskeuzen bij het zoeken naar een optimale manier om een bepaald doel te bereiken.

Bij simulatiemodellen, die de effecten van beleid doorrekenen, worden sommige ontwikkelingen als gegeven beschouwd, zoals de toekomstige economische groei, de bevolkingsgroei, internationale energie- en CO2-prijzen en de kosten en efficiëntie van technologie ontwikkelingen. Beleidsmaatregelen zoals energiebelasting en subsidies liggen wel binnen de invloedssfeer van de overheid, en de effecten van verschillende varianten kunnen worden doorgerekend tegen de achtergrond van de externe ontwikkelingen. De termijn waarbinnen doorrekeningen van beleid zinvol zijn is beperkt tot 10 à 15 jaar, omdat de effecten van het beleid in combinatie met exogene ontwikkelingen (externe randvoorwaarden voor het model, zoals economische groei, energieprijzen, etc.) op langere termijn tot een te grote onzekerheidsmarge leidt. 

Figuur 1. Voorbeeld van resultaat van een simulatiemodel – de ontwikkeling van de elektriciteitsproductie tot 2030 (Bron: Klimaat- en Energieverkenning 2019)

Naast modellen voor het doorrekenen van de effecten van energie- en klimaatbeleid zijn er optimalisatiemodellen. Die modellen gaan uit van technische en economische gegevens over emissiereductie-opties. Deze modellen kunnen helpen met het vinden van transitiepaden voor het bereiken van een doel tegen de laagste kosten. Zo is bijvoorbeeld te berekenen met welke technische opties je tegen zo laag mogelijk kosten de broeikasgasemissies kunt halveren in 2030, of klimaatneutraliteit kunt bereiken in 2050. Optimalisatiemodellen zijn wel geschikt voor de langere termijn omdat er scenario’s met verschillen in exogene ontwikkelingen in kunnen worden meegenomen, zoals verschillen in economische groei, internationale energieprijzen en in volumebeleid. De onzekerheid over technische ontwikkelingen neemt verder in de toekomst wel toe. Dit soort modellen omvat alle broeikasgasemissiereductie-opties, dus alle vormen van hernieuwbare energie, energiebesparingsopties in huishoudens, kantoren, industrie, transport en landbouw, energieopslagmethoden, CO2-opslag en kernenergie. Er worden leercurves gebruikt om kostendalingen en productiviteitsverbeteringen in te schatten. Zogenaamd volumebeleid, dat de omvang van energie gebruikende activiteiten beperkt (denk aan kilometerheffing), zit er meestal niet bij, omdat er van wordt uitgegaan dat de bestaande vraag naar energie gebruikende functies moet worden ingevuld. Een uitzondering hierop is beprijzing in de vorm van energiebelasting, die wel minder gebruik tot doel heeft. Als alle opties worden toegestaan zal het doel worden bereikt tegen de laagste kosten, en waarschijnlijk ook het snelst en met de minste ruimtelijk impact. 

Figuur 2. Voorbeeld van resultaat van een optimalisatiemodel – kostencurve met potentiëlen van emissiereductieopties geordend op prijs per vermeden ton CO2 (Bron: OPERA)

 

De effecten van het uitsluiten van opties zullen met toepassing van optimalisatiemodellen duidelijk worden 

Zodra er opties worden beperkt of uitgesloten, zoals kernenergie, biobrandstoffen, wind op land, zonneweiden, CO2-opslag of import van hernieuwbare energie, dan zal het bereiken van het doel mogelijk duurder worden, de ruimtelijk impact toenemen en/of de haalbaarheid in de knel komen. Het uitsluiten van opties is een beleidskeuze. Met energiemodellen kunnen de effecten van die keuzen worden doorgerekend. In modellen waarmee het beleid wordt gesimuleerd kunnen de effecten van de kosten voor verschillende sectoren en huishoudens worden geanalyseerd. 

Voor acceptatie van modeluitkomsten is transparantie van groot belang.

Transparantie met betrekking tot de werking van energiemodellen en over de technische en economische gegevens van opties zijn belangrijk voor de acceptatie van de modeluitkomsten. De waarde van de uitkomst van het model staat of valt vanzelfsprekend met de kwaliteit van de techno-economische informatie over de opties. De kenmerken van de opties zijn te zien in factsheets die op deze website te vinden zijn. Andersoortige informatie, die wel van belang is bij beleidsafwegingen, zoals bijvoorbeeld over de duurzaamheid van biobrandstoffen, vallen hierbuiten. Dit soort onderwerpen wordt wel behandeld in de “hot topics” op deze site. Voor modellen die gebruikt worden voor de Klimaat- en Energieverkenning zijn er beschrijvingen beschikbaar.

Website by Webroots