Het stappenplan naar een koolstofvrije economie
De weg naar een koolstofvrije Belgische economie loopt langs 1,5 miljoen warmtepompen en 2 miljoen elektrische wagens in 2030, langs een zonnepaneel op elk geschikt dak, langs zo veel mogelijk windmolens op land en op zee, langs koolstofopslag en langs waterstof, en als het kan ook langs de volgende generatie kernenergie. EnergyVille rekende uit hoe België zijn netto-uitstoot van koolstof kan reduceren tot nul tegen 2050 mét het integrale behoud van de industrie.
Daan Killemaes, Trends
Raadpleeg de volledige studie via deze link: Paths 2050: The Power of Perspective
Hoe ziet een koolstofvrije samenleving in 2050 eruit? En hoe bereiken we die eindbestemming? De onderzoekers van EnergyVille, een samenwerking van de KU Leuven, VITO, imec en de UHasselt, stelden deze vragen niet aan experts, ondernemers of politici, maar aan een model dat ze zelf gebouwd hebben, met input van 200 wetenschappers en onderzoeksprojecten. Dat model berekent hoe je tegen 2050 op de goedkoopste manier aan de zogenoemde net zero komt, de situatie waarin de CO2-uitstoot volledig wordt gecompenseerd door de CO2-opname. “We maken dus geen beleidskeuzes. We voorspellen ook de toekomst niet. Het model berekent op basis van alle beschikbare data de mogelijke scenario’s om klimaatneutraal te worden. Op die manier berekenen we de goedkoopste route op basis van facts and figures ”, zegt Pieter Lodewijks, een van de modelbouwers.
Het model kreeg op vraag van Febeliec, de belangenvereniging van de industriële grootverbruikers die de studie mee financierde, één belangrijke randvoorwaarde mee. Het mocht niet kiezen voor de afbouw van de industrie om de uitstoot te verminderen. “Het model houdt er rekening mee dat het industriële productieniveau in 2050 hetzelfde is als vandaag”, zegt Peter Claes, bestuurder van Febeliec. Goedkoop wordt het in geen geval om de eindbestemming te bereiken. “Het is duur, heel duur of verschrikkelijk duur (zie kader En wat moet dat kosten? ). Dat is een belangrijke conclusie van de studie. Als wij deze klimaatinspanning leveren en de rest van de wereld doet dat niet, dat kan dat onze industrie een pak competitiviteit kosten”, zegt Peter Claes.
2050 is nog ver en de toekomst laat zich niet gemakkelijk lezen. De onderzoekers jagen daarom diverse scenario’s door het model om de gevoeligheden op andere uitkomsten te onderzoeken. Wat bijvoorbeeld als België meer toegang krijgt tot windenergie op zee buiten de Belgische grenzen? Wat als we goedkope waterstof kunnen invoeren? Wat als we in 2045 stuurbare kernenergie hebben?
Dat resulteerde in drie grote scenario’s. Het elektrificatiescenario gaat uit van een maximale productie van offshorewindenergie en kernenergie van de nieuwe generatie. In het ‘clean molecules’-scenario kan België op grote schaal en goedkoop groene moleculen (zoals waterstof) invoeren. Het gebalanceerde scenario ten slotte is het meest waarschijnlijke en meest haalbare. Hieronder beperken we ons grotendeels tot dat scenario.
“Tot 2030 zijn de scenario’s grotendeels gelijklopend en zijn de conclusies grotendeels dezelfde”, zegt Pieter Lodewijks. “De totale energievraag daalt tegen 2050 met een derde, onder meer dankzij de efficiëntiewinsten van een doorgedreven elektrificatie. Daardoor stijgt de vraag naar elektriciteit gevoelig, tot een verdubbeling richting 2050. Het wordt daarom van cruciaal belang om zo snel mogelijk toegang te krijgen tot zo veel mogelijk emissievrije elektriciteit. Dat kan met hernieuwbare energie, maar ook met kernenenergie of koolstofopslag. Tegen 2040 heb je zeven keer zoveel emissievrije elektriciteit nodig als vandaag.”
Alle sectoren staan dus voor grote inspanningen om de heilige graal van klimaatneutraliteit te vinden. Maar het is te doen. “In ons gebalanceerd scenario daalt de uitstoot tegen 2030 met 57 procent in vergelijking met 1990”, zegt Pieter Lodewijks, mits iedereen, van industriëlen tot gezinnen, deze wegen volgt.
Bekijk hier de verkozen paden per sector:
De weg voor de industrie
De Belgische industrie staat voor een lastige opdracht om klimaatneutraal te worden. Ze is nu nog goed voor een uitstoot van 25 miljoen ton koolstof, op een totale uitstoot van 117 miljoen ton. De energie-intensieve sectoren als staal, chemie en cement alleen al stoten 17 miljoen ton uit. En het model neemt dus aan dat al deze industrie behouden blijft.
In een eerste fase, tot 2030, blijft het model kiezen voor fossiel als dominante brandstof voor de industrie, in combinatie met de opvang en opslag van koolstof. Pieter Lodewijks: “Gegeven de stijgende CO2-prijs selecteert het model vrij snel koolstofopvang als interessante technologie, vooral voor cement, glas, staal en een aantal chemische sectoren. In 2030 zal de industrie al tot 17 miljoen ton CO2 per jaar afvangen en opslaan. Het energieverbruik van de industrie stijgt in een eerste fase zelfs omdat koolstofopvang een energie-intensief proces is.”
Maar waar blijft de industrie met de afgevangen koolstof, want België heeft geen lege aardgasvelden om die op te slaan? Pieter Lodewijks: “Op korte termijn wordt de afgevangen koolstof vloeibaar gemaakt en afgevoerd met tanks, zoals Ineos dat nu doet in een proefproject. Die tanks worden op een schip gezet richting Denemarken, waar de koolstof in lege olievelden wordt gepompt. In een tweede fase zijn pijpleidingen nodig richting de lege gas- en olievelden in Nederland, Denemarken of Noorwegen.”
Koolstofopvang en -opslag is echter niet de ultieme oplossing voor de industrie omdat deze technologie niet alle uitstoot opvangt. Pieter Lodewijks: “Je raakt met koolstofopvang niet tot net zero. Het model ziet dit daarom als een transittechnologie die richting 2050 in belang afneemt. Als je het model duwt naar klimaatneutraliteit, dan kiest het voor een doorgedreven elektrificatie en een beperkt gebruik van waterstof of andere moleculen in industriële processen die moeilijk te elektrificeren zijn. Deze combinatie wordt een must om de emissies naar nul te herleiden én tegelijk de industriële activiteiten te behouden.”
Het valt op dat het model, zeker tot 2030, amper gebruik maakt van groene moleculen zoals waterstof. “Dat botst met de politiek van Europa om de productie en het gebruik van waterstof al op korte termijn te pushen”, zegt Pieter Lodewijks. Een van de verrassende conclusies van het model is dat koolstofopvang een grotere gamechanger is dan waterstof, zegt Peter Claes. “Waterstof is als energiedrager eigenlijk een te duur en een te hoogwaardig chemisch product om te verbranden. Waterstof heeft meer toekomst als grondstof, bijvoorbeeld in de chemie. Dan zet je een hoogwaardig product om in andere hoogwaardige producten. Dan creëer je waarde in plaats van waarde te verbranden. Denk dus goed na als je van België de waterstofdraaischijf van Europa wil maken. Misschien leggen we de focus beter op koolstofopvang. Dat is, zeker op kortere termijn, een veel kostenefficiëntere manier om aanzienlijke reducties te bereiken.”
De weg voor de gebouwen
Het doorsnee Belgische gebouw is niet vriendelijk voor het klimaat. Door de slechte isolatie is ons woningpark een van de meest energieverslindende van Europa en door het intensieve gebruik van gas- en stookolieketels is de uitstoot van broeikasgassen hoog. De eerste opdracht is dus isoleren en renoveren, maar gezien de beperkte beschikbaarheid van middelen en werkkrachten wordt dat een werk van lange adem. Ook andere oplossingen dringen zich dus op.
Exit de stookolieketel bijvoorbeeld. “Tegen 2030 bant het model het gebruik van stookolie volledig”, zegt Pieter Lodewijks. “Stookolie wordt te duur als gevolg van de hogere koolstofprijs, die stijgt naar 150 euro per ton CO2 tegen 2030 en meer dan 300 euro tegen 2050, tegenover ongeveer 100 euro per ton vandaag. Deze koolstofprijzen geven de Europese Unie de kans om haar klimaatambities voor 2030 te realiseren.” Aardgasketels krijgen iets meer respijt omdat ze minder broeikasgassen uitstoten. “Ze blijven dus langer in gebruik, maar als we het model duwen naar net zero, dan verdwijnen ook aardgasketels volledig tegen 2050”, zegt Pieter Lodewijks.
De ketels op fossiele brandstoffen worden vervangen door warmtepompen. “Tegen 2030 kiest het model al voor de installatie van 1,5 miljoen warmtepompen, vooral in nieuwbouw of ter vervanging van de stookolieketels. Daarnaast kunnen ook 800.000 woningen aangesloten worden op warmtenetten. Deze netten worden gevoed door geothermie en restwarmte van de industrie of afvalverbranding”, zegt Pieter Lodewijks.
Het model kiest voor warmtepompen die aangesloten worden op een buffervat, zoals een watervat van zo’n 300 liter. Pieter Lodewijks: “Door de forse stijging van het aantal warmtepompen, krijg je een piek in de elektriciteitsvraag. Als je die vraag niet slim stuurt, moet je zwaar investeren in de distributienetten. Het model kiest daarom voor warmtepompen die warmte kunnen opslaan als er zon en wind is, en die warmte gebruiken als je ze nodig hebt tijdens de piekuren. Dat is essentieel. Als we dat niet uitrollen, stijgen de kosten van het elektriciteitssysteem gevoelig.”
De weg voor de transportsector
Elektrificatie verzet hier snel de bakens. “Het model kiest, puur op basis van de kosten, voor een snelle transitie in deze sector. Het energieverbruik van de transportsector daalt met 75 procent tegen 2050, omdat de elektrische motor véél efficiënter is dan de verbrandingsmotor”, zegt Pieter Lodewijks.
In het personenvervoer is de elektrificatie al volop bezig. “Het aantal elektrische auto’s stijgt naar 2 miljoen tegen 2030”, vervolgt Lodewijks. In het vrachtvervoer gaat de transitie trager. “Het model kiest vrij lang voor een vrij intensief gebruik van fossiele brandstoffen, zeker in het zwaardere vrachtvervoer, en kiest hier pas vanaf 2040 voor een doorgedreven elektrificatie. Het is nipt, maar het model kiest daarbij niet voor waterstof of synthetische moleculen als brandstof. Elektrificatie haalt in de transportsector de overhand en dat wordt stilaan algemeen aanvaard. Het pad van waterstof als mirakeloplossing zijn we gelukkig aan het verlaten.”
De elektrificatie van het transport impliceert een stijgende vraag naar elektriciteit. En net zoals in de gebouwensector zouden dure investeringen in het distributienet nodig zijn wanneer iedereen tegelijk zijn auto oplaadt. Pieter Lodewijks: “Je moet de stijgende elektriciteitsvraag dus slim en flexibel aansturen. Het model kiest daarom voor de installatie van meer dan 1 miljoen slimme laadstations, thuis en op het werk, zodat ruim 1 miljoen wagens ingestekkerd kunnen blijven. Het is belangrijk om het laadprofiel van je voertuig te kunnen afstemmen op het productieprofiel van hernieuwbare energie. Je sluit je auto bijvoorbeeld na aankomst op kantoor aan met het idee dat de batterij pas tegen 17 uur voldoende opgeladen moeten zijn. Op die manier kan je die vloot elektrische auto’s als een grote, slimme batterij gebruiken. Elke parkeerplaats op kantoor moet dus uitgerust worden met een laadpaal. Voor het transportverkeer kiest het model wel resoluut voor snelle, krachtige laadstations.”
De weg voor elektriciteitsproductie
Deze sector staat voor de kwadratuur van de cirkel. De elektriciteitsproductie moet verdubbelen tegen 2050, maar uiteraard moet ook hier de netto-uitstoot naar nul. “En dat is een zeer moeilijke combinatie. Deze sector speelt dus een grote rol in het bereiken van de eindbestemming”, zegt Pieter Lodewijks.
Het model, dat rekening houdt met de uitbatingsverlenging van de kerncentrales Doel 4 en Tihange 3 met tien jaar, kiest resoluut voor hernieuwbare energie. Pieter Lodewijks: “Tegen 2030 gaat het model voor een verviervoudiging van de capaciteit van zonne-energie en voor een verdubbeling van de capaciteit van windenergie, zowel op zee als op land. Er zijn ook meer flexibele gascentrales nodig om de vraag en het aanbod op elkaar af te stemmen. Het gaat om 8 gigawatt bestaande en nieuwe gasturbines, en warmte-krachtkoppeling.”
Richting 2050 schakelt het model nog een versnelling hoger. “In het gebalanceerde scenario gaat het model voor een volledige benutting van de capaciteit voor hernieuwbare energie in België. Dan spreek je over 100 gigawatt aan zonnepanelen. Dat betekent dat je zonnepanelen plaatst op elk dak dat daarvoor geschikt is. Ook de capaciteit voor windenergie op land wordt volledig benut. In België is dat ongeveer 20 gigawatt. Dat betekent dat je op elke geschikte plek windmolens plaatst. De offshorecapaciteit hebben we op 8 gigawatt geprikt, in overeenstemming met de huidige federale plannen. Die capaciteit wordt volledig benut. Het systeem wordt tegen 2050 dus gedomineerd door hernieuwbare bronnen, met daarnaast 8 gigawatt aan flexibele capaciteit die tegen 2050 op synthetische moleculen draait. Dat kan eventueel waterstof zijn.”
In dit gebalanceerde scenario is de toegang tot windenergie van de Noordzee beperkt. Het model mag ook geen gebruik maken van kernenergie van de vierde generatie, de zogenoemde SMR-technologie die koolstofvrije én stuurbare elektriciteitsproductie mogelijk maakt vanaf 2045 en voldoet aan de Europese taxonomieregels voor nieuwe nucleaire technologie. Als je het model wel laat snoepen van deze mogelijkheden, dan kiest het voor een andere oplossing via een doorgedreven elektrificatiescenario. Pieter Lodewijks: “Als we het model 16 gigawatt extra toegang geven tot windenergie in de diepe Noordzee, dan kiest het voor een volledige benutting van die extra capaciteit tegen 2050. Het model maakt ook vanaf 2045 gebruik van 6 gigawatt kernenergie van de vierde generatie.”
Opnieuw, het model kiest voor meer windenergie en kernenergie omdat deze keuzes het vriendelijkst zijn voor de energiefactuur. Pieter Lodewijks: “Dat komt omdat windenergie diep op de Noordzee volop beschikbaar is. In dit scenario heb je dan de helft minder zonnepanelen en windmolens op land nodig. Die windmolens diep in de Noordzee draaien 60 procent van de tijd op vol vermogen, zonnepanelen in België slechts een goeie 11 procent. Als het model onbeperkt toegang krijgt tot offshorewindenergie, dan kiest het daar resoluut voor. Tot 40 gigawatt zelfs. Dan wordt zelfs nieuwe nucleaire capaciteit uit de markt geduwd. Het is echter heel lastig om die enorme hoeveelheden windenergie op land te krijgen. Dat vraagt een enorme uitbreiding van het transmissienet.”
De kerncentrales van de nieuwe generatie zijn voor het model heel interessant omdat de productie stuurbaar is. Pieter Lodewijks: “Die technologie mag zelfs veel kosten. Het model houdt rekening met een kostprijs die vergelijkbaar is met die van de grote kerncentrales die vandaag gebouwd worden. Het was voor ons ook verrassend, maar ook dan blijft het model voor deze stuurbare kernenergie kiezen, omdat je de nodige flexibiliteit anders moet leveren met dure investeringen in de distributienetten, en/of meer batterijcapaciteit, en/of investeringen in elektrolysecapaciteit om waterstof te maken, en/of vraagsturing.”
Peter Claes merkt op dat deze conclusies de kracht van het model aantonen. “Het model zegt dat hernieuwbare energie het goedkoopst is of wordt, zeker gegeven de stijgende CO2-prijs. Dat is echter niet-stuurbare productie. Dat probleem kun je met batterijen, waterstof en vraagsturing oplossen, maar dat is een zeer dure oplossing. Kernenergie van de vierde generatie biedt een goedkopere oplossing zodra die beschikbaar is. Het model toont dus hoe we de elektriciteitsproductie op de goedkoopste manier koolstofneutraal kunnen maken. Dat is de essentie.”
De mogelijkheid om te investeren in de volgende generatie kernenergie ligt politiek gevoelig, maar Peter Claes wil de discussie niet verengen tot een pro of contra kernenergie. “We zijn als federatie technologieneutraal, maar dit soort kernenergie kan de klimaattransitie voor een land als België aanzienlijk minder duur maken. Het model kiest in zowat elk scenario voor deze kernenergie. We vragen enkel om geen enkele technologie a priori uit te sluiten.”
Wat moet dat kosten?
De rit naar klimaatneutraliteit is niet tolvrij. Tot 2040 kost de transitie 3 tot 5 miljard euro per jaar extra (of tot 1 procent van het bbp), vergeleken met een scenario zonder klimaatactie. Richting 2050 loopt de kostprijs op tot 2 à 4 procent van het bbp, afhankelijk van de route die gekozen wordt. “Dat is de kostprijs om het systeem koolstofneutraal te maken, zonder verlies aan industriële productie en zonder verlies aan comfort. Het model houdt ook geen rekening met de voordelen van klimaatactie, die wellicht veel hoger zijn dan de kostprijs”, zegt Pieter Lodewijks van EnergyVille.In het gebalanceerde scenario loopt de kostprijs op tot 21 miljard euro extra per jaar tegen 2050. De kostprijs daalt gevoelig tot zo’n 12 miljard euro extra per jaar in een elektrificatiescenario, met grotere toegang tot windenergie op zee en tot kernenergie van de vierde generatie vanaf 2045.
Een van de belangrijkste conclusies van deze analyse is dat snel toegang krijgen tot emissievrije elektriciteit essentieel is. Lukt dat niet, dan moet er langer geïnvesteerd worden in fossiele brandstoffen, met als risico dat die investeringen na verloop van tijd onderbenut worden. Pieter Lodewijks: “Als je niet over voldoende emissievrije elektriciteit beschikt, dan moet het model bijvoorbeeld tot 2040 kiezen voor dieselvrachtwagens. Heb je die propere elektriciteit wel, dan krijg je ook in het zwaar transport een snellere elektrificatie.
Met een snellere toegang tot propere elektronen, bespaar je op langere termijn tot 10 miljard euro per jaar. Onze capaciteit in hernieuwbare energie moet snel toenemen. Slagen we daar niet in, dan blijven we aanmodderen in de marge.”
Daan Killemaes, Trends