Elektriciteit

Elektriciteit wordt op vele manieren opgewekt. Voor een groot deel gebeurt dat met behulp van fossiele en hernieuwbare brandstoffen of met warmte uit kernenergie. Daarmee wordt stoom geproduceerd waarmee generatoren worden aangedreven. Andere omzettingen zijn die van zonne-energie of die van kinetische energie uit stromend water of wind. Op dit moment wordt het grootste deel van de elektriciteit, zowel wereldwijd als in Nederland, nog opgewekt in fossiele centrales op basis van steenkool en aardgas. Zon en wind nemen slechts een beperkt deel van de elektriciteitsopwekking voor hun rekening, maar dit aandeel groeit wel steeds sneller. Wereldwijd ging het in 2019 om 8% (bron: IEA); in Nederland lag het aandeel uit zon en wind in 2019 op 14% en in 2020 op 19% (bron: CBS). In de EU is een relatief groot deel van de elektriciteit afkomstig uit kernenergie en hernieuwbare energie en was het aandeel van opwekking met fossiele brandstoffen in 2019 minder dan 40%.

Wereldwijd, in de EU en in Nederland neemt de vraag naar elektriciteit toe, met name in niet-OECD landen. De opwekking van elektriciteit is de afgelopen decennia vrijwel ieder jaar toegenomen, met uitzondering van het crisisjaar 2009 en in 2020 als gevolg van de coronapandemie (bron: Our World in Data). Elektriciteit wordt vooral verbruikt in de industrie, huishoudens en de dienstensector. Hoewel het verbruik van elektriciteit in de transportsector met een aandeel in Nederland van ruim 2% in 2020 (bron: CBS) nog klein is en nog steeds wordt gedomineerd door railverkeer, is het verbruik de laatste jaren wel sterk gegroeid door het toenemende aandeel van elektrische auto’s.

Elektrische energie kan niet gemakkelijk op grote schaal worden opgeslagen. Daarom moet de opwekking van elektriciteit op elk moment precies gelijk zijn aan de vraag. Dit vraagt om de flexibiliteit van het systeem om zich op ieder moment te kunnen aanpassen aan de veranderende vraag. Dat vergt zorgvuldige voorspellingen en coördinatie. Op dit moment komt die flexibiliteit nog van kolen-, kern- en vooral met gasgestookte installaties. Hernieuwbare gassen, door het waarschijnlijk beperkte potentieel van biogas met name in de vorm van waterstof, kunnen aardgas in deze installaties als hernieuwbaar alternatief vervangen. Ook kernenergie kan een bijdrage blijven leveren aan een CO₂-arme elektriciteitsvoorziening, omdat kerncentrales regelbaar zijn (weliswaar minder snel dan gascentrales) en de CO₂-voetafdruk ervan net zo laag is als die van windenergie. Biogas en synthetisch gas Waterstof Kernenergie

Elektriciteit is een belangrijke energiedrager in de energietransitie, doordat elektriciteit gemakkelijker te verduurzamen is dan brandstoffen. Dat is ook de reden om bij de energietransitie in te zetten op elektrificatie . Er wordt voorzien dat uiteindelijk ongeveer de helft van het finaal energiegebruik uit elektriciteit zal bestaan, tegen ongeveer 20 procent nu. Elektriciteit zal een groeiend deel van ruimteverwarming met warmtepompen, mobiliteit en proceswarmte en elektrochemische processen in de industrie voor zijn rekening nemen. In 2030 zal rond de 75% (bron: Klimaat- en Energieverkenning 2021) van het elektriciteitsverbruik worden opgewekt uit hernieuwbare energie in Nederland door een sterke groei van elektriciteit uit zon en vooral van wind op zee. Transport Industrie

Voor de regionale energiestrategieën (RES’en) is afgesproken dat de gezamenlijke grootschalige productie van hernieuwbare elektriciteit in 2030 op zal tellen tot minimaal 35 TWh. Het gaat hierbij vooral om windparken en zonneweiden (zonnepanelen op daken van huizen zijn per woning te klein om mee te tellen voor het RES-doel, alleen PV-installaties met een vermogen groter dan 15kW tellen daarvoor mee; gezamenlijk leveren zonnepanelen op woningen natuurlijk wel een aanzienlijke bijdrage). Vanwege de veranderingen in het landschap en mogelijke overlast bestaat er soms weerstand tegen de plannen die hiervoor gemaakt worden. Vaak blijkt er een voorkeur te zijn voor zonne-energie boven windenergie. In gebieden waar weinig mensen wonen en de netcapaciteit beperkt is, vraagt een te groot aandeel zonneparken echter om een grotere verzwaring van het elektriciteitsnet dan wanneer er wordt gekozen voor een evenwichtiger verdeling tussen zonneparken en windturbines. Dit komt doordat er voor het opwekken van dezelfde hoeveelheid energie een veel groter vermogen aan zonnepanelen nodig is dan aan windturbines. Een goede balans tussen wind en zon op land is dus gunstig voor de benodigde verzwaring van het elektriciteitsnet. Het tijdig betrekken van inwoners bij de besluitvormingsprocedure kan helpen om tot een breed gedragen invulling van de opgave te komen. Regionale en lokale energietransitie Participatie

Het aanbod van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen zoals zon en wind is variabel en slechts in beperkte mate flexibel inzetbaar. Dat maakt dat er voor de energietransitie een oplossing moet worden gevonden om de benodigde flexibiliteit te kunnen leveren. Deze oplossing ligt deels in een goede mix van soorten elektriciteitsopwekking. In Nederland schijnt de zon bijvoorbeeld vaak niet op het moment dat het hard waait, zodat een goede verhouding tussen geïnstalleerd vermogen van wind- en zonne-energie helpt. Ook kan er internationaal gehandeld worden in elektriciteit, zodat elektriciteit geïmporteerd dan wel geëxporteerd kan worden als er in Nederland een tekort of overschot aan elektriciteit is. Bovendien is er een belangrijke rol voor vraagsturing, voor energieopslag in batterijen, en voor zogeheten power-to-X–technieken waarbij elektriciteit wordt ingezet voor de productie van bijvoorbeeld warmte, waterstof of ammoniak. Met power-to-X-technieken kunnen ook gasvormige en vloeibare brandstoffen worden geproduceerd. Daarmee kan energie uit duurzame bronnen zoals zon en wind ook worden ingezet op die plekken waar er een blijvende behoefte is aan vloeibare en gasvormige energiedragers, zoals in de industrie en het transport. De inzet van power-to-X kan bovendien helpen bij het leveren van flexibiliteit, doordat de inzet ervan kan worden aangepast aan de beschikbaarheid van variabele elektriciteitsproductie. Dit vergt enerzijds een grote productiecapaciteit, omdat installaties korter zullen draaien, en anderzijds meer opslagcapaciteit. Er is een zorgvuldige analyse nodig van de bestaande netwerken, de vraag naar elektriciteit per regio en de aanwezige soorten opwekking om te komen tot een elektriciteitssysteem waar vraag en aanbod steeds in balans zijn. Voor Nederland zijn de vraag en het aanbod van flexibiliteit in het elektriciteitssysteem gedurende de periode 2015-2050 geanalyseerd in het FLEXNET-project.

Variabele wind- en zonne-energie zullen een steeds groter aandeel krijgen in de elektriciteitsproductie. Door deze variabiliteit én door de stijgende elektriciteitsvraag is het nodig om het elektriciteitsnetwerk te verzwaren. Wind op zee zal nog sterk groeien en vergt grote uitbreiding voor het net op zee. De elektriciteit zal moeten “aanlanden” op plekken waar een hoogspanningsnet ligt en/of de vraag naar elektriciteit groot is. De noodzaak voor uitbreiding van de energie-infrastructuur is beschreven in de Integrale Infrastructuurverkenning 2030 – 2050 in opdracht van GasUnie, Tennet en de regionale netbeheerders. Daarin wordt aan de hand van vier scenario’s een analyse gemaakt van de behoefte aan gas-, elektriciteits-, waterstof- en CO₂-infrastructuur. De overheid heeft eind 2021 een overzicht van het Meerjarenprogramma Infrastructuur Energie en Klimaat gepubliceerd waarin onder andere plannen voor verzwaring van de elektriciteitsinfrastructuur zijn uitgewerkt met een focus op industriële afnemers en de aanlanding van wind op zee.