Analyse van het

transport door de

NorNed kabel Berekeningen omtrent de voorkomen CO2-uitstoot

en de invloed van een mogelijke beleidsoptie

December 2007- juni 2008

Bachelorproject

Technische Universiteit Delft

Faculteit Techniek, Bestuur en Management

Wouter van Lelyveld

1051202

1

Samenvatting

De NorNed kabel verbindt het Nederlandse elektriciteitsnet met die van Noorwegen door

middel van een 700MW HVDC kabel. Deze wordt gebruikt om elektriciteit te transporteren

van het land met de hoogste prijs naar het land met de laagste prijs.

Omdat de prijs erg schommelt wisselt de stroomrichting in de kabel hierbij vaak. Om te

onderzoeken hoe vaak dit gebeurt en wat de gevolgen hiervan zijn voor de CO2-uitstoot is de

werking van de Noorse en Nederlandse elektriciteitsmarkt geanalyseerd. Historische

gegevens over volume en prijs van de Noorse en Nederlandse elektriciteitsmarkt zijn gebruikt

om te kijken hoeveel elektriciteit er door de NorNed kabel zou stromen als deze toen al

gerealiseerd zou zijn.

Hiermee is berekend dat de NorNed kabel tot gevolg heeft dat er in Nederland in de periode

2001-2007 gemiddeld 1,007 TWh per jaar minder geproduceerd zou zijn, waarmee 614

duizend ton CO2-uitstoot zou zijn voorkomen. Deze elektriciteit wordt echter ergens binnen

de Emission Trading Scheme (ETS) van Europa opgewekt waarbij waarschijnlijk ook CO2 is

uitgestoten. Daardoor kan niet direct gesproken worden van CO2-besparing.

Naast berekeningen omtrent CO2-uitstoot is het effect berekend van de invoering van een

transportdrempel. Hieruit kan geconcludeerd worden dat door het invoeren van deze

mogelijke beleidsoptie tot 3% minder transportverlies optreed. Uiteindelijk kan hierdoor meer

winst worden gemaakt met de kabel.

2

Inhoudsopgave

Samenvatting .......................................................................................................... 1

Inhoudsopgave......................................................................................................... 2

Hoofdstuk 1 Introductie NorNed project...................................................................... 3

Hoofdstuk 2 Onderzoeksvoorstel ................................................................................ 4

2.1 Doel en opzet van het onderzoek ....................................................................... 4

2.2 Primaire afbakening.......................................................................................... 4

Hoofdstuk 3 Probleemverkenning............................................................................... 5

3.1 Vraag............................................................................................................. 5

3.2 Opwekking ..................................................................................................... 6

3.3 Handel ........................................................................................................... 7

3.4 Causaal relatiediagram...................................................................................... 7

3.4.1 CO2-uitstoot per land.................................................................................. 8

3.4.2 CO2-emissierechten .................................................................................... 9

3.4.3 Invloed van de veranderende prijs op de productie in Noorwegen ...................... 9

3.4.4 Invloed van de veranderende prijs op de productie in Nederland .......................10

3.5 Conclusie probleemverkenning.........................................................................11

3.6 Verdere afbakening .........................................................................................11

Hoofdstuk 4 Analyse elektriciteitsmarkten..................................................................12

4.1 Factoren die CO2-uitstoot beïnvloeden ..............................................................12

4.2 Verhandeld volume ........................................................................................12

4.3 Prijs elektriciteit .............................................................................................14

4.3.1 Noorwegen ..............................................................................................15

4.3.2 Nederland ................................................................................................16

4.3.3 Conclusie.................................................................................................17

Hoofdstuk 5 Modelspecificatie .................................................................................18

5.1 Basis voor transportberekeningen......................................................................18

5.2 CO2-uitstoot...................................................................................................18

5.3 Transportverliezen ..........................................................................................19

5.4 Transportbeperkingen......................................................................................20

5.5 Potentiële winst uit handel ...............................................................................21

Hoofdstuk 6 Resultaten van het model ......................................................................22

6.1 Stoomrichting van elektriciteit ..........................................................................22

6.2 Transport van elektriciteit ................................................................................24

6.3 Invloed van transportverlies..............................................................................24

6.4 Overzicht resultaten ........................................................................................26

6.4.1 Belangrijkste resultaten ..............................................................................26

6.4.2 Potentiële winst uit handel .........................................................................27

6.5 Verschil koppeling en veiling............................................................................27

Hoofdstuk 7 Discussie .............................................................................................28

7.1 Verificatie......................................................................................................28

7.2 Validatie........................................................................................................28

7.3 Resultaten .....................................................................................................28

7.4 Proces ..........................................................................................................29

7.5 Conclusie ......................................................................................................29

Literatuur ...............................................................................................................30

Websites................................................................................................................30

Bijlage I: Volledig Causaal Diagram.............................................................................31

3

Hoofdstuk 1 Introductie NorNed project

Op 6 mei 2008 is de NorNed kabel tussen Noorwegen en Nederland in gebruik genomen.

Deze 600 miljoen euro kostende elektriciteitskabel is gelegd om transport mogelijk te maken

tussen de elektriciteitsmarkten van beide landen. Door de verschillende eigenschappen van

elektriciteitsproductie in de landen kunnen zij elkaar helpen op tijdstippen dat ze extra

elektriciteit nodig hebben. Door de inkomsten die worden gecreëerd door het prijsverschil

tussen de twee markten kan de investering zichzelf terug verdienen.

Naast economische voordelen wordt er ook gesproken van een besparing van CO2-uitstoot

[ABB, 2005]. Waar deze besparing vandaan komt en hoeveel deze bedraagt zal in dit

onderzoek worden onderzocht. Dit wordt gedaan door te kijken naar hoe de NorNed kabel

zou zijn gebruikt indien die al beschikbaar was geweest in de periode 2001-2007. Hierbij

worden de verliezen die optreden door wisseling van de stroomrichting berekend, zowel in

hoeveelheid elektriciteit als financieel. Daarbij wordt ook het effect berekend van de

toepassing van een transportdrempel, een mogelijke beleidsmaatregel om de

transportverliezen te verkleinen.

Om tot dit resultaat te komen is het onderzoek als volgt opgebouwd: Eerst zal in hoofdstuk 2

het doel en de onderzoeksmethode worden toegelicht en wordt een primaire afbakening

gemaakt. In hoofdstuk 3 wordt vervolgens een probleemverkenning gemaakt met van de

relevante factoren die hierbij een rol spelen. Deze relevante factoren worden besproken en in

causaal relatiediagram geplaatst waar de onderlinge verbanden worden weergegeven. Op

basis hiervan wordt dan een uiteindelijk keuze gemaakt voor de factoren die worden

meegenomen in de berekeningen.

In hoofdstuk 4 wordt een analyse gemaakt van de elektriciteitsmarkten in Nederland en

Noorwegen op basis van prijzen en volumes van beide elektriciteitmarkten. Vervolgens wordt

in hoofdstuk 5 gespecificeerd op welke manier de berekeningen zijn uitgevoerd, en worden

de resultaten besproken in hoofdstuk 6. Het rapport wordt afgesloten met hoofdstuk 7

waarin de resultaten van het onderzoek worden besproken en conclusies worden getrokken.

4

Hoofdstuk 2 Onderzoeksvoorstel

2.1 Doel en opzet van het onderzoek

Hoofddoel van dit onderzoek is om de invloed van de in gebruik name van de NorNed

kabelverbinding op de elektriciteitsproductie en CO2-uitstoot in de aangesloten landen te

bepalen, en te berekenen wat de invloed is van de toepassing van een transportdrempel op

het transportverlies van de NorNed kabel. Hiervoor is de volgende onderzoeksvraag

opgesteld:

Wat is de invloed van de in gebruik name van de NorNed kabel op de CO2-uitstoot in

Noorwegen en Nederland en wat is de invloed van een transportdrempel op het

transportverlies van deze kabel?

Om deze vraag te beantwoorden, is het belangrijk te weten welke factoren een belangrijke

rol spelen en hoe deze factoren zich tot elkaar verhouden. Om een inventarisatie te kunnen

maken van de verschillende factoren in dit speelveld wordt eerst het onderzoek afgebakend.

Binnen deze afbakening wordt er een overzicht gemaakt van de verschillende factoren die

een rol belangrijke spelen. Hiermee wordt een causaal relatiediagram opgezet, waarin

zichtbaar wordt hoe de in gebruik name van de kabel de CO2-uitstoot beïnvloed.

Nadat de relaties uit het causaal relatiediagram duidelijk zijn, wordt een verdere afbakening

gemaakt en wordt er een analyse gemaakt van de beide elektriciteitsmarkten.

Met behulp van deze analyse wordt in Microsoft Excel een model opgesteld waarmee de

onderzoeksvraag kwantitatief beantwoord kan worden. Het model simuleert het gebruik van

de NorNed kabel in de periode 1 januari 2001 tot en met 18 december 2007.

2.2 Primaire afbakening

Omdat elektriciteitsproductie en CO2-uitstoot afhankelijk zijn van een groot aantal factoren,

is het noodzakelijk om van te voren al een aantal aspecten buiten het onderzoek te houden.

Ten eerste wordt er voor dit onderzoek alleen gekeken naar de invloed die de kabel zal

hebben op de elektriciteitsproductie van Noorwegen en Nederland en de CO2-uitstoot die

hierdoor wordt veroorzaakt binnen deze landen. Eventuele invloed die de kabel buiten deze

landen heeft wordt niet meegenomen in dit onderzoek.

Ook wordt er niet gekeken naar de CO2 die is uitgestoten voor de productie en aanleg van de

kabel, enkel naar de operationele gevolgen van de elektriciteit die er door de kabel zal

stromen. Andere oorzaken van CO2-uitstoot die te maken hebben met de kabel, bijvoorbeeld

veroorzaakt door onderhoud of herstelwerkzaamheden, worden ook niet meegenomen in dit

onderzoek.

Met deze afbakening wordt in het volgende hoofdstuk een overzicht gemaakt van de

verschillende factoren die te maken hebben met de elektriciteitsproductie.

5

Hoofdstuk 3 Probleemverkenning

Om te bepalen wat de verschillende factoren zijn die een (mogelijke) invloed hebben op een

verandering van de elektriciteitsproductie en CO2-uitstoot wordt hier een overzicht gemaakt

van belangrijke aspecten en trends in de elektriciteitsmarkt, zodat deze later in het causaal

relatiediagram kunnen worden gebruikt. Deze zijn onderverdeeld in vraag, aanbod en handel

van elektriciteit. Met behulp van deze trends kan worden bepaald in hoeverre de uitkomsten

van het model, dat gebaseerd is op cijfers uit 2001 tot 2007, in de toekomst nog toepasbaar

zijn.

3.1 Vraag

Omdat elektriciteit in Nederland niet kan worden opgeslagen moet de elektriciteitsproductie

altijd exact de elektriciteitsvraag volgen om de kwaliteit van de netspanning op peil te

houden. Alhoewel de prijs die op de APX voor elektriciteit wordt betaald sterk fluctueert,

betaalt de consument een vaste prijs per kWh aan de stroomleverancier.

Doordat dit tarief, op het verschil tussen dag en nachttarief na, niet afhankelijk is van de

tijden waarop de stroom gebruikt is, wordt de vraag van elektriciteit nog minimaal beïnvloed

door de prijs op de APX. De ‘slimme meter’ biedt mogelijkheden om hier verandering in te

brengen, maar deze mogelijkheid wordt nog niet benut.

De ‘slimme meter’ kan hierdoor een dempend effect hebben op de elektriciteitsprijs (oftewel

een hogere prijselasticiteit). Dit omdat gebruikers rekening kunnen houden met de prijs die er

op dat moment betaald voor moet worden, en daarop hun elektriciteitsgebruik aan kunnen

passen.

Andere trends die het gebruik van elektriciteit in de toekomst kunnen gaan beïnvloeden zijn:

• Eerder genoemde slimme meters kunnen zorgen voor afvlakking van de pieken en

dalen in het dagelijks patroon, als ‘slimme apparatuur’ ontwikkeld wordt die rekening

houdt met de flexibele elektriciteitsprijs. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan

koelmachines die tijdens daluren extra koelen zodat er gedurende piekuren minder

elektriciteit benodigd is. Er wordt dan gebruikt gemaakt van het feit dat warmte (of

koude) beter op te slaan is (te isoleren) dan elektriciteit. Door gebruik te maken van

bijvoorbeeld PCM (Phase Change Materials) kan warmte efficiënt worden opgeslagen.

• De 24-uurs economie is een langzaam doorzettende trend die de verschillen tussen

piek en dal in het dagelijks patroon en het wekelijks patroon langzaam zal verkleinen.

• Als de trend zich doorzet van de temperatuurstijging in Nederland kan er ook worden

verwacht dat de elektriciteitsvraag van airconditioning in de zomer verder zal stijgen.

Door de grote hoeveelheid energie die deze apparaten gebruiken kan de piekvraag

zelfs verplaatsen van de winter naar de zomer.

• Er is een toename van het aantal elektronische apparaten binnen gebouwen, maar

met steeds betere efficiëntie. Omdat er bij de aankoop en het ontwerp van nieuwe

elektronica steeds meer gelet wordt op de energie-efficiëntie van de elektronica,

neemt de totale gebruikte elektriciteit maar in beperkte mate toe. Er kan vanuit

worden gegaan dat beide trends zich voort zullen zetten.

6

• Verwarming van gebouwen is een hele grote vraag van energie die in toenemende

mate ook invloed zal hebben op de elektriciteitsmarkt. Nieuwe technologieën die in

huishoudens voor verwarming worden toegepast, kunnen namelijk behalve belangrijke

elektriciteitsgebruikers ook producenten worden. Twee nieuwe technologieën die

invloed hebben op de elektriciteitsmarkt en de komende jaren gebruikt kunnen worden

in plaats van standaard Cv-ketels zijn: elektrische warmtepompen en micro-wkk’s

(warmtekrachtkoppeling). De invloed op de totale elektriciteitsvraag is echter totaal

verschillend:

o Warmtepompen gebruiken het hele jaar door elektriciteit om de ruimte en

eventueel tapwater te verwarmen. Omdat de technologie grote aanpassing aan

de woning vereist, worden warmtepompen vooral in nieuwe woningen

toegepast. Bij deze woningen is de warmtevraag voor ruimteverwarming

ongeveer gelijk aan de warmtevraag voor warm tapwater.

o Micro-WKK zal waarschijnlijk pas vanaf 2011 een belangrijke rol gaan spelen

[Quist, 2008]. Deze technologie produceert tijdens het verwarmen van de

woning elektriciteit die wordt teruggevoed op het net als deze niet binnen het

eigen huishouden wordt gebruikt. De eerste producten zullen ongeveer 1 kWe

produceren tijdens de warmtevraag. Omdat deze technologie op de bestaande

aansluitingen van een ouderwetse CV, zullen deze vooral de (veel grotere)

vervangingsmarkt bedienen.

Het totale effect van deze technologieën zal zeker een lagere gasvraag tot gevolg

hebben, maar het effect op de elektriciteitsvraag is onzeker. Veel zal afhangen van

het succes van deze technologieën. Op de langere termijn zal er zeker een merkbaar

effect optreden, maar voor de komende 5 jaar zal dit niet in grote mate de

elektriciteitsmarkt veranderen.

3.2 Opwekking

Bij de opwekking van elektriciteit kunnen de volgende trends relevant zijn:

• Schaarste van grondstoffen zorgt ervoor dat traditionele elektriciteit steeds duurder

wordt, en duurzame technologieën in verhouding goedkoper.

o De olieprijs is gestegen boven de 130 dollar per vat [olie.beurs.nl]. Doordat de

gasprijs in Nederland gekoppeld is aan de olieprijs is deze ook hoger

geworden.

o Door de stijgende kolenprijzen wordt het verschil in prijs tussen nachtstroom

en dagstroom steeds minder groot. [www.nu.nl]

• Omdat de overheid de afhankelijkheid van olieproducerende landen wil verlagen,

worden alternatieven gestimuleerd door regelgeving en subsidiëring. De overheid

heeft als doelstelling gezet om 6 GW windvermogen te hebben opgesteld op zee in

2020 [Ministerie van Verkeer en Waterstaat] en 3 GW op land al in 2011 [VROM,

2008]. Deze vorm van opwekking is vaak minder goed stuurbaar.

• Elektriciteit uit zonnepanelen wordt steeds goedkoper [Goudsmid, 2007]. In de

toekomst zal zonne-energie daarom een steeds grotere rol gaan spelen. Elektriciteit uit

zonnepanelen is ook niet regelbaar waardoor er overdag, tijdens zonlichturen, meer

duurzame elektriciteit zal worden aangeboden.

• Het grootste gasveld van Nederland zal in de toekomst minder gas kunnen leveren.

Daarom wordt er in Nederland gewerkt aan meer import van gas uit bijvoorbeeld

7

Rusland, maar ook met behulp van LNG-terminals [Gasunie, 2005]. Dit is van belang

voor het gebruik van sterk regelbare gascentrales in Nederland.

3.3 Handel

In de handel van elektriciteit kunnen de volgende trends worden gezien:

• Handel in CO2-emissierechten zal in de toekomst waarschijnlijk verder worden

uitgebreid. Doordat het principe van de vervuiler betaald hierbij wordt toegepast,

worden vervuilende technologieën minder interessant.

• Internationalisering van de elektriciteitsmarkt, met steeds meer interconnectoren met

het buitenland, kan de prijsverschillen met het buitenland kleiner maken. Ook worden

hierdoor de pieken en dalen van vraag en aanbod opgevangen. Verschillen tussen

piek- en dal tarief kan opslag en internationaal transport interessant maken, maar hoe

meer dit wordt gedaan, hoe kleiner de verschillen tussen piek en dal worden,

waarmee ook de winst afneemt. Hoe groter de afstand wordt tussen opwekking en

levering van elektriciteit, hoe meer de transportverliezen toenemen.

3.4 Causaal relatiediagram

De relatie tussen al deze punten en de uitstoot van CO2 is niet altijd direct zichtbaar. Door

middel van een causaal relatiediagram kunnen de onderlinge relaties worden gevisualiseerd

om zo een beter beeld te krijgen op de problematiek. In bijlage I is het causaal relatiediagram

weergegeven waarin is geprobeerd de bovenstaande factoren in relatie tot elkaar te brengen.

Hierbij zijn de factoren zo gekozen dat ze numeriek uit te drukken zijn, omdat er uiteindelijk

mee gerekend moet worden. De kern van problematiek die uit het causaal diagram naar

voren komt kan als volgt worden weergegeven:

Figuur 1: De belangrijkste relaties in het causaal relatiediagram

8

Er is te zien dat de internationaal verhandelde stroom op verschillende manieren invloed heeft

op de uitstoot van CO2. De meeste directe relatie is dat extra internationale handel leidt tot

hogere transportverliezen, wat leidt tot meer CO2-uitstoot. Dit verlies moet namelijk extra

worden opgewekt. Op europees niveau leidt tot extra emissie. Hoeveel deze extra

opwekking aan CO2 produceert is echter per land afhankelijk. Daarom kan het diagram verder

worden gespecificeerd als er per land individueel wordt gekeken.

De andere relatie tussen de hoeveelheid verhandelde stroom en de CO2-uitstoot is dat

internationale handel de verschillen tussen vraag en aanbod op lokale markten dichter bij

elkaar brengt. Doordat het productiepark minder de pieken van de vraag hoeft te volgen, kan

dit leiden tot efficiëntieverbetering van de productiemiddelen, wat leidt tot een lagere CO2-

uitstoot. In welke mate dit veelgenoemde voordeel echter leidt tot een Europese CO2-

vermindering is moeilijk te beredeneren. Om hierover toch iets te zeggen moet er weer

gekeken worden naar de individuele landen.

3.4.1 CO2-uitstoot per land

Voor meer specifieke relaties met betrekking tot CO2-uitstoot moet er dus worden gekeken

naar de verschillende landen zelf. Om straks te kunnen rekenen met het model wordt er

zoveel mogelijk geprobeerd kwantificeerbare variabelen te gebruiken. Op basis van dit

causaal relatiediagram zullen namelijk ook de berekeningen worden uitgevoerd, waarmee de

totale CO2-uitstoot en eventuele besparing zal worden berekend.

Figuur 2: Causaal relatiediagram met landen uitgesplitst

In dit diagram wordt duidelijk dat de uitstoot van CO2 afhankelijk is van de hoeveelheid

elektriciteit die wordt opgewekt per land. Het internationaal transport leidt in beide richtingen

tot transportverliezen, die gecompenseerd moeten worden in het land waaruit

getransporteerd wordt. Deze extra opwekking kan zo leiden tot extra CO2-uitstoot in dat

9

land. Hoe deze elektriciteit wordt opgewekt bepaalt uiteraard hoeveel CO2 hierbij wordt

uitgestoten. Waterkracht veroorzaakt bijvoorbeeld geen CO2-uitstoot. Hieronder wordt de

invloed van het internationale transport op de inzet van het productiepark besproken en in

hoofdstuk 4 wordt ingegaan op de situatie per land.

3.4.2 CO2-emissierechten

Een belangrijk punt van aandacht is ook de hoeveelheid in te kopen CO2-emissierechten door

de gebruikers in de beide landen. Hierin verandert veel omdat Noorwegen net als Nederland

meedoet aan de Europese emissiehandel in de ETS [Cozijnsen, 2007]. Door de schone

opwekking in Noorwegen zullen de eindgebruikers van geïmporteerde elektriciteit uit

Noorwegen een stuk minder CO2-emissierechten hoeven te betalen dan gebruikers van

Nederlandse stroom. Over de totale geïmporteerde elektriciteit zal Nederland dus geen (of

minder) emissierechten hoeven te betalen, terwijl Noorwegen juist wel de emissierechten zal

moeten betalen voor de elektriciteit die in Nederland is opgewekt.

De kosten van de CO2-emissierechten kunnen dus een belangrijke rol gaan spelen in het

elektriciteitstransport. Bij een hogere prijs van dit recht wordt Noorse waterkracht in

verhouding goedkoper, dat op zijn beurt het gebruik van de kabel beïnvloed.

3.4.3 Invloed van de veranderende prijs op de productie in Noorwegen

Doordat de markten aan elkaar gekoppeld worden, zullen de prijzen op beide markten

veranderen. Alhoewel de veranderende prijs over het algemeen gezien niet direct de

samenstelling van het productiepark kan veranderen, verandert de prijs wel zodanig dat

beschikbare capaciteit in de landen anders ingezet kan worden.

In Noorwegen zal door de grote flexibiliteit van de elektriciteitsproductie de samenstelling

van het productiepark niet significant veranderen, ook omdat deze toch al voor 99% uit

waterkracht bestaat. Alleen in extreem droge en natte jaren kan de kabel wel een dempende

invloed hebben op de prijs.

Figuur 3: Gewenste import en export capaciteit Noorwegen [Statnett]

Uit Figuur 3 is af te lezen dat er 120 TWh elektriciteit op te wekken is uit waterkracht bij een

gemiddelde regenval. In natte jaren kan 30 TWh extra kan worden gewonnen en in droge

jaren 30 TWh minder. Om dit verschil te compenseren is het daarom gewenst dat er dus in

natte jaren 30 TWh geëxporteerd kan worden en in droge jaren 30 TWh geïmporteerd kan

worden.

10

De NorNed kabel levert met een capaciteit van 700 MW een maximale extra import

capaciteit van (700*8760=) 6,132 TWh. Dus wanneer de elektriciteit het zelfs het gehele

jaar naar Noorwegen stroomt, is dit nog lang niet voldoende om de extra benodigde

capaciteit in een droog jaar te voorzien.

Door de koppeling van de Noorse elektriciteitsmarkt met Nederland wordt echter de

marktwerking meer ruimte gegeven. Doordat Noorwegen met de beschikbaarheid van de

waterkrachtcentrales een enorme energieopslagcapaciteit heeft, kan de potentiële

waterkracht in perioden van lagere Nederlands prijzen gespaard worden door elektriciteit te

importeren. Op tijdstippen dat Nederland duurder is kan deze weer worden ingezet om

elektriciteit te exporteren.

De totale hoeveelheid energie die kan worden opgewekt met behulp van de waterkracht

centrales verandert echter niet of nauwelijks. Alleen wanneer de stuwmeren vol zijn en er

water door de noodoverlaat stroomt wordt er namelijk potentiële energie verspilt, die

omgezet zou kunnen worden in elektriciteit. Bij stuwmeren wordt de maximale

opwekcapaciteit echter beperkt door de geïnstalleerde turbines [Duivendijk, 2007]. Deze

turbines zullen bij erg hoge waterniveaus al op volle capaciteit draaien. Een grotere

afzetmarkt zal daarom niet direct tot minder verspilling leiden.

De investeringsbeslissing voor de capaciteit van de waterkrachtturbines wordt mede bepaald

door de elektriciteitsprijs. Door de exportmogelijkheden van de NorNed kabel wordt deze prijs

wel minder laag bij hoge waterstanden, waardoor het op de lange termijn sneller rendabel

kan worden om extra turbines te plaatsen om zo minder capaciteit verloren te laten gaan.

Bij een hoger vermogen van de turbines kan het gemiddelde niveau ook iets hoger worden

gehouden, wat het door het grotere hoogteverschil mogelijk maakt meer stroom op te

wekken per m3 water dat het stuwmeer van boven instroomt. Door de extra import

capaciteit die wordt gecreëerd is het echter ook minder gevaarlijk om tot een lager

waterniveau te gaan, aangezien er toch importmogelijkheden zijn.

Al deze effecten zijn door de relatief kleine transmissiecapaciteit van de kabel echter

minimaal te noemen en kunnen elkaar bovendien opheffen. In dit onderzoek wordt er daarom

vanuit gegaan dat de totale hoeveelheid elektriciteit die uit de stuwmeren wordt opgewekt

hetzelfde blijft, ook na in gebruik name van de NorNed kabel. De jaarlijkse capaciteit blijft

voornamelijk bepaald door de hoeveelheid instroom in de stuwmeren, die seizoensafhankelijk

is. Eventuele extra opwekking van elektriciteit zal dus op andere manieren moeten worden

opgewekt. Door het grote percentage waterkracht zullen de elektriciteitsprijzen in

Noorwegen met de seizoenen blijven variëren.

3.4.4 Invloed van de veranderende prijs op de productie in Nederland

In Nederland kunnen de prijspieken iets minder hoog worden, waardoor er iets minder snel

productiemiddelen met hoge marginale kosten zullen worden gebruikt tijdens de piekuren. Dit

zijn bijvoorbeeld oudere inefficiënte centrales of snelreagerende gasturbines. Tijdens de

daluren is er juist een iets hogere basislast, waardoor er meer ruimte ontstaat voor

technologieën die minder flexibel zijn, zoals kolencentrales of kernenergie.

In beide gevallen is het dus minder aantrekkelijk om gasturbines te gebruiken, vanwege de

hogere marginale kosten van deze technologie. Dit zou een reden kunnen zijn waarom er op

dit moment meerdere nieuwe kolencentrales gepland staan in Nederland. Om verder te

kunnen berekenen wat de invloed is van een verandering van de inzet van het productiepark

11

zijn gegevens nodig over de marginale kosten van de verschillende specifieke

opwekkingscentrales, maar ook over opstarttijden, minimale looptijden en de kosten hiervan.

Om de invloed te berekenen van al deze verschillende invloeden zou er gebruik gemaakt

kunnen worden van gemiddelde waarden per soort opwekking. Deze simplificatie leidt echter

nog steeds tot een grote toename in de complexiteit van het onderzoek, terwijl de

onzekerheid hierbij groter wordt. Omdat ook de invloed van deze factoren waarschijnlijk

minimaal is, is besloten de invloed van de veranderende prijs op de inzet van het

productiepark niet mee te nemen in het onderzoek.

3.5 Conclusie probleemverkenning

Uit dit hoofdstuk kunnen we de volgende conclusies trekken:

• Verschillende trends leiden tot tegengestelde effecten. Het is niet waarschijnlijk dat

de trends zullen veranderen na de in gebruik name van de NorNed kabel.

• De totale invloed van de gevonden trends in de verschillende factoren is moeilijk te

voorspellen, maar er kan wel gezegd worden dat het waarschijnlijk is dat de

schommelingen van de elektriciteitsprijzen tussen dag en nacht in de toekomst minder

groot zullen worden.

• Het is duidelijk dat de handel in CO2-emissierechten een grote invloed kan hebben op

het gebruik van de NorNed kabel. Voor berekeningen hiermee moet er worden

gekeken naar hoe de NorNed kabel de opwekking in de individuele landen beïnvloedt.

• De samenstelling van het productiepark kan op de lange termijn veranderen door de in

gebruik name van de kabel. Omdat er zowel effecten zijn die leiden tot minder en

effecten die juist leiden tot meer CO2-uitstoot wordt deze factor niet meegenomen in

het onderzoek.

3.6 Verdere afbakening

Door deze voorlopige conclusie kan het onderzoek verder worden afgebakend. De invloed

van sommige factoren die tot grote complexiteit in de berekeningen kunnen leiden kan

worden verwaarloosd en worden dus niet meegenomen.

De invloed van de kabel op de efficiëntie van het ingezette productiepark is bijvoorbeeld zeer

moeilijk te bepalen en kan zowel positieve als negatieve effecten hebben op de CO2-uitstoot.

Alhoewel dit een veelgenoemd voordeel is van de NorNed kabel, wordt dit daarom buiten de

berekeningen gehouden. Ook wordt de invloed van de handel in CO2-emissierechten niet

meegenomen in dit onderzoek.

Op basis van de analyse zal er voor dit onderzoek verder worden uitgegaan dat er geen extra

waterkracht zal kunnen worden opgewekt door verhoogde exportcapaciteiten.

In het hoofdstuk 4 wordt met deze afbakening de basis van het model opgezet in een

analyse van de elektriciteitsmarkten, en in hoofdstuk 5 wordt dit model verder

gespecificeerd.

12

Hoofdstuk 4 Analyse elektriciteitsmarkten

De analyse van de elektriciteitsmarkten wordt gedaan om het verwachte gebruik van de

kabel te kunnen berekenen. Hiervoor is gebruik gemaakt van historische gegevens met

volumes en prijzen op de beide spotmarkten. De gegevens van de Noorse spotmarkt zijn

verkregen via de Nord Pool Market Data Services en de gegevens van de Nederlandse

spotmarkt APX zijn verkregen via APX Data Services. De gegevens bevatten voor beide

markten de prijs en omzet van verhandelde elektriciteit voor iedere uur. Voor Noorwegen

waren daarnaast data over de vulling van de stuwmeren per week beschikbaar.

Van deze datareeksen zijn gegevens gebruikt uit de periode 1 januari 2001 tot en met 18

december 2007. Alle figuren in dit hoofdstuk zijn afgeleid uit deze data, behalve waar anders

aangegeven.

4.1 Factoren die CO2-uitstoot beïnvloeden

Bij het bepalen van de invloed van de NorNed kabel op de totale uitstoot van CO2 is de

belangrijkste factor de hoeveelheid elektriciteit die door de kabel gaat stromen. Als de kabel

eenmaal aangesloten is, heeft deze namelijk alleen invloed op de elektriciteitsmarkt als er

daadwerkelijk elektriciteit getransporteerd wordt. De kabel heeft een maximale capaciteit van

700 MW die zoveel mogelijk benut zal worden. Het is dan de vraag:

• hoeveel van de tijd de stroom naar Nederland is gericht,

• hoeveel tijd de capaciteit benut wordt en

• hoelang de stroom naar Noorwegen is gericht.

Omdat deze stroomrichting geheel bepaald wordt door het prijsverschil tussen de twee

aaneengesloten elektriciteitsmarkten, de Elspot in Noorwegen en de APX in Nederland, is de

stroomrichting af te leiden uit het prijsverschil tussen deze twee markten.

Hierbij kan de extra capaciteit invloed hebben op de prijs. Bij bijvoorbeeld een hogere prijs op

de APX zal er een extra aanbod zijn van 700 MW op de Nederlandse markt, dat daardoor de

prijs weer drukt. Andersom zal bij een lagere elektriciteitsprijs juist worden geëxporteerd naar

Noorwegen, hetgeen leidt tot een extra vraag van 700 MW en de prijs op de APX weer

verhoogt. De aansluiting zal daarom altijd leiden tot een dempend effect op de prijzen van

beide markten. Hoe meer elektriciteit echter op de markten verhandeld wordt, hoe kleiner de

invloed zal zijn van een extra aanbod (of vraag) van 700 MW. Daarom is het nuttig om naast

het prijsverschil ook te kijken naar hoeveel elektriciteit er op de beurzen wordt verhandeld en

wat de trend hierbij is.

4.2 Verhandeld volume

De Elspot markt, waarop de NorNed capaciteit aangeboden zal worden, groeit sinds 2003

sterk. Gemiddeld werd in 2007 op de Elspot markt 32,782 GWh per uur verhandeld, meer

dan een verdubbeling ten opzichte van 2003. Ook zijn hierbij de schommelingen tussen dag

en nacht verdubbeld tot meer dan 10 GWh per uur. Een capaciteit van 700 MW extra import

(of export) zal tegenwoordig dus veel minder invloed hebben dan in 2003.

13

Figuur 4: Omzet Elspot in verhandelde MWh per uur over de periode 1 jan 2001 t/m 18 dec 2007

De APX is in verhouding met de Elspot een kleinere markt. In de onderstaande grafiek is dit

goed te zien, waar in 2007 de gemiddelde omzet per uur van de APX slechts 2,335 GWh

bedroeg tegen 32,782 GWh op de Elspot.

Figuur 5: Omzet APX in verhandelde MWh per uur over de periode 1 jan 2001 t/m 18 dec 2007

14

Vooral door het grote verschil in omzet van de markt is de prijs op de APX veel gevoeliger

voor een extra omzet van 700 MW dan de Elspot markt. Ter illustratie hiervan kan worden

gekeken naar een onderzoek naar de effecten van marktkoppeling tussen de APX en Elspot

dat is gedaan door TenneT. In de onderstaande grafieken wordt de invloed van de koppeling

op de prijzen op beide markten vergeleken. In beide voorbeelden is duidelijk te zien dat de

invloed van de kabel op de prijzen van de APX veel extremer is dan prijzen van Elspot.

Figuur 6: Invloed van de koppeling op de APX prijs gesimuleerd door TenneT, [Tennet, 2004]

Figuur 7: Invloed van de koppeling op de Elspot prijs gesimuleerd door TenneT, [Tennet, 2004]

Zoals ook in de bovenstaande grafieken te zien is, heeft de interconnector een grotere

invloed op de prijs in Nederland dan in Noorwegen. Deze berekeningen van TenneT zijn

uitgevoerd in 2004, toen de omzet van beide elektriciteitsmarkten een stuk lager was en

700 MW hier dus relatief een grotere invloed had.

Geconcludeerd kan worden dat de prijs weldegelijk verandert door het getransporteerde

volume, maar waarschijnlijk in mindere mate dan is berekend in het onderzoek van TenneT in

2004. In hoeverre deze veranderde prijs invloed zal hebben op het transport is moeilijk te

bepalen en zal in dit onderzoek niet haalbaar zijn. Wel is zeker dat de richting van het

transport hetzelfde blijft en in ieder geval niet groter zal zijn dan zal worden berekend, indien

men er vanuit gaat dat de prijs niet verandert.

4.3 Prijs elektriciteit

Duidelijk is dat de prijs wordt beïnvloed door het transport. Toch blijkt de prijs in Noorwegen

minder te worden beïnvloed door het transport dan in Nederland. Het verschil in omzet is

hiervan een reden. Om andere mogelijke oorzaken te onderzoeken wordt per land besproken

hoe de prijs tot stand komt.

15

4.3.1 Noorwegen

In Noorwegen wordt 99% van de elektriciteit opgewekt uit waterkrachtcentrales waarvan de

marginale kosten nihil zijn. Daarom wordt de prijs waartegen de capaciteit wordt aangeboden

gebaseerd op de verwachte schaarste in de stuwmeren voor elektriciteitsproductie,

zogenaamde ‘opportunity cost’. Gebaseerd op historische gegevens van Nordpoolspot.com is

in onderstaande grafiek duidelijk een cyclus te zien van watercapaciteit in de stuwmeren.

Jaarlijks stromen deze meren gedurende de zomer vol door het smeltwater uit de bergen,

waarna ze in de winter weer leeg stromen doordat er meer water wordt gebruikt voor de

elektriciteitsproductie dan er in stroomt. In perioden waar meer water wordt gebruikt dan

wordt aangevuld, zoals bijvoorbeeld het voorjaar van 2002-2003, resulteert de schaarste in

veel hogere prijzen.

Figuur 8: Vulling van de stuwmeren in Noorwegen in % over de periode 2001-2008

Dit wordt duidelijk in Figuur 9, waarin de prijs en het waterniveau van de stuwmeren ten

opzichte van het niveau in die week in een gemiddeld jaar (in procent) worden weegegeven.

Te zien is dat de prijs van de verhandelde elektriciteit sterk stijgt als de reservoirs minder vol

zijn dan normaal. Het waterniveau in de reservoirs is zo een maat voor de totale hoeveelheid

elektriciteit die nog opgewekt kan worden, die vooral in de zomer wordt bijgevuld. Op deze

manier is sprake van een jaarlijkse capaciteit, waarbij elektriciteit duurder wordt naarmate de

verwachting groeit dat de productiecapaciteit aan het einde van het seizoen schaars wordt.

Figuur 9: Nominale vulling van de stuwmeren in % en prijs in euro per MWh in Noorwegen over de

periode 2001-2008

16

4.3.2 Nederland

In tegenstelling tot Noorwegen die begrensd wordt door een totale hoeveelheid energie die

gebruikt kan worden in een jaar, wordt Nederland begrensd door de hoeveelheid capaciteit,

ofwel hoeveel elektriciteit er op hetzelfde moment geproduceerd kan worden. Door het

gebruik van vooral fossiele brandstoffen voor de opwekking van elektriciteit in Nederland kan

er elektriciteit geproduceerd worden zolang er grondstoffen beschikbaar zijn. De kosten

worden wel steeds hoger per geproduceerde kWh naarmate er meer elektriciteit tegelijkertijd

wordt gevraagd. Dit komt doordat er maar een beperkt aantal elektriciteitscentrales zijn om

in de vraag te voorzien. De centrales met de hoogste kosten worden alleen ingezet indien de

vraag zo hoog is dat de prijs voldoende winst oplevert.

Om leveringszekerheid te garanderen, heeft TenneT nog een aantal centrales tot zijn

beschikking die alleen worden ingezet als de productiecapaciteit op een gegeven moment te

klein blijkt te zijn om aan de vraag te voldoen. Om de marktwerking niet te verstoren worden

deze echter het liefst niet gebruikt.

De prijzen waartegen elektriciteit op de APX wordt verhandeld zijn in Nederland meer

afhankelijk van de vraag dan in Noorwegen. In historische gegevens zijn dan ook duidelijk

twee vraagpatronen te zien in de prijzen van verhandelde elektriciteit; een dagpatroon en een

weekpatroon. Als voorbeeld is hieronder, wederom uit de APX data, een weergave gemaakt

van de prijs van verhandelde stroom in de eerste week van 2007.

Figuur 10: Prijs in euro per MWh op de APX voor de eerste week van 2007

Dagelijks patroon

Het dagelijks patroon is te verklaren door de vraag die door de dag verandert. ’s Ochtends

wordt apparatuur in huishoudens en fabrieken opgestart, en ’s avonds is er een piek van

huishoudens die meer gaan gebruiken. ’s Nachts is de laagste belasting, waardoor ook de

prijs het laagste is.

17

Figuur 11: Dagpatroon APX (gem. uurprijs tov gem. dag)

Wekelijks patroon

Op een wekelijkse basis is te zien dat er in het weekend minder elektriciteit wordt gebruikt.

Binnen het weekend is het ook merkbaar dat op zaterdag meer elektriciteit wordt gebruikt

dan op zondag.

Figuur 12: Weekpatroon APX (gem. dagprijs tov gem. week)

4.3.3 Conclusie

Het prijsverschil tussen de elektriciteitsmarkten zal de richting van het elektriciteitstransport

tussen Nederland en Noorwegen bepalen, en hiermee de verandering in elektriciteitsproductie

en CO2-uistoot in beide landen.

Er kan worden opgemerkt dat de prijsvorming in Nederland verschilt van die van Noorwegen.

In Nederland is de prijs afhankelijk van de elektriciteitsvraag en de marginale kosten van de

verschillende soorten productie, zoals het in een vrije markt vaak gebeurt bij vraag/aanbod

curves. In Noorwegen is die prijs meer afhankelijk van het aanbod en de verwachte schaarste

hierin. Dit verklaart mede waarom de Noorse prijs op uurbasis minder gevoelig is voor extra

vraag of aanbod. Na deze analyse wordt in het volgende hoofdstuk het model

gespecificeerd.

18

Hoofdstuk 5 Modelspecificatie

5.1 Basis voor transportberekeningen

Voor het model dat het gebruik van de NorNed kabel simuleert is uitgegaan van de volgende

redenatie:

De prijzen van de APX en de Elspot markt zullen door het aansluiten de NorNed kabel

convergeren. Het resultaat kan een prijs zijn die is beide landen anders is, maar de prijzen

zullen nooit divergeren. Hierdoor kan gezegd worden dat wanneer op de ene beurs een

hogere prijs geldt dan op de andere beurs, dit ook na aansluiting van de kabel zo blijft.

Bij historische gegevens kan daarom bepaald worden in welke richting de elektriciteit zou

hebben gestroomd als de NorNed kabel al aangesloten was. Hiermee kan ook worden

berekend hoe dit de CO2-uitstoot beïnvloedt en wat de invloed van verschillende

beleidsopties is.

Voor de berekeningen in dit rapport wordt er gewerkt met data van de APX en de Elspot

vanaf 1 januari 2001 tot en met 18 december 2007. Deze data zijn gekozen omdat die

beschikbaar was tot dit moment en hiermee ook de begrenzingen van Microsoft Excel in

zicht komen. Excel kan namelijk maar maximaal 65536 cellen aan per kolom, en

eerdergenoemde periode telt al 61032 uur.

5.2 CO2-uitstoot

Voor berekeningen over de CO2-uitstoot zijn gegevens nodig over de uitstoot van CO2 per

kWh elektriciteit. De gegevens van zowel Noorwegen als Nederland komen van The Union of

the Electricity Industry [EURELECTRIC, 2002]. Hieruit blijkt dat er gemiddeld bij de productie

van 1 MWh in Nederland 0,61 ton CO2 vrij komt. In Noorwegen ligt dit een stuk lager,

namelijk 0,05 ton CO2 per MWh elektriciteit. Deze lage uitstoot is voornamelijk te danken

aan de waterkrachtcentrales in Noorwegen. Extra opwekking door andere productiemiddelen

levert daarom wel CO2-uitstoot op. Voor dit onderzoek wordt gerekend dat de extra

opwekking voor beide landen deze gemiddelde uitstoot veroorzaakt of bespaart.

Figuur 13: Specifieke emissie per land [EURELECTRIC,2002]

Door de berekende hoeveelheid getransporteerde elektriciteit uit elk land te corrigeren met

het verlies, kan bij benadering worden berekend hoeveel CO2 er uitgestoten is voor de

productie van de verliezen. Omdat er bij het transport naar beide kanten toe verlies optreedt,

zorgt een hogere capaciteitsbenutting van de kabel ook tot hogere verliezen. Omdat er in

hoofdstuk 3 is beredeneerd dat er geen extra waterkracht kan worden gebruikt, moeten de

elektriciteitsverliezen op een andere manier worden opgewekt met de bijbehorende CO2-

19

uitstoot. Gebruik van de NorNed kabel kan dan per definitie niet voor een verlaging van de

CO2-uitstoot zorgen.

Wel kan worden beargumenteerd dat er in Nederland minder CO2-uitstoot wordt uitgestoten

omdat er minder elektriciteit wordt geproduceerd. Daartegenover wordt in Noorwegen meer

elektriciteit geproduceerd. Volgens bovenstaande gegevens gebeurt dit met minder CO2-

uitstoot dan in Nederland, maar omdat eerder is beredeneerd dat er niet significant meer

waterkracht kan worden benut is het waarschijnlijk dat deze berekende CO2-besparing niet

reëel is. Om een reëel antwoord te krijgen moet er bekeken worden wat de marginale CO2-

uitstoot per KWh is, maar deze gegevens zijn niet beschikbaar en in een vrije markt moeilijk

vast te stellen.

5.3 Transportverliezen

Omdat de NorNed kabel gebruik maakt van hoogvoltage gelijkspanning (HVDC), treed relatief

weinig verlies op in de 580 kilometer lange kabel. In het rapport “NorNed kabel HVDC

Project Continuous Transmission Capacity” van Statnett en TenneT wordt er gesproken van

3,7% verlies bij 600 MW transport, dat bij 700 MW en in warm weer kan oplopen tot 5%.

In het “Rapport Waardering NorNed” van TenneT staat zelfs dat de verliezen oplopen naar

5,5% als de kabel op 700 MW wordt gebruikt. Voor dit onderzoek is voorzichtig gerekend

met een gemiddeld verlies van 4%, zodat de resultaten niet snel als te hoog worden

bestempeld. Bij volledige benutting van de capaciteit komt dit alsnog op 28 MW verlies.

Wanneer het prijsverschil tussen de twee elektriciteitsmarkten procentueel kleiner is dan het

verlies over de kabel, is de economische waarde van het transportverlies groter dan de winst

die wordt gehaald door de prijsverschillen. Daarom is het dan economisch niet interessant

om de elektriciteit te transporteren over deze kabel. Toch wordt er in dit geval volgens de

huidige plannen elektriciteit getransporteerd voor een goede marktwerking. TenneT en

Statnett betalen deze verliezen over de NorNed kabel, die worden terugverdiend door de

opbrengsten die de kabel genereert door de prijsverschillen tussen de twee landen.

De opbrengsten van het product (elektriciteit ten tijde van transmissieschaarste) worden

gebruikt om het onrendabele gebruik te subsidiëren. Dit wordt ook wel kruissubsidie

genoemd, en voorkomt juist goede marktwerking. Als beleidsoptie zou er gekozen kunnen

worden om een drempel toe te passen dat het procentuele prijsverschil minimaal zo groot zo

moeten zijn als het procentuele transmissieverlies. Hierdoor zou er dan minder onrendabel

gebruik worden gemaakt van de kabel, en meer winst gemaakt worden.

De beslissing om geen transport te doen wanneer de prijzen te dicht bij elkaar liggen is

echter gecompliceerd, omdat de prijs wordt beïnvloed door het aanbod van de

transmissiecapaciteit. De prijzen komen hierdoor namelijk dichter bij elkaar te liggen dan

zonder dit aanbod. Als er dan wordt besloten om geen transport plaats te laten vinden valt

deze invloed weg en divergeren de prijzen weer. In dit onderzoek is dit probleem nog niet aan

de orde, omdat de markten nog niet gekoppeld zijn in de gebruikte historische data. Als de

markten echter gekoppeld zijn, kan dit een probleem opleveren waarvoor een oplossing voor

moet worden gevonden. Hier kan naar worden gekeken in verder onderzoek.

Omdat het stopzetten van het transport een uur kost om te realiseren, komt het

daadwerkelijke transport pas stil te liggen wanneer de prijzen twee uur achter elkaar minder

dan 4% verschillen. Wanneer het kleine prijsverschil het begin is van een overgang waarna

20

het andere land duurder wordt, resulteert deze beleidsregel in een eerdere wissel met minder

elektriciteitstransport in de ongewenste richting.

Hoeveel de verliezen economisch precies kosten, is met dit onderzoek niet exact te

berekenen. Omdat er geen rekening mee is gehouden dat de prijzen veranderen door de extra

aanbod en vraag op beide markten, is het namelijk niet bekend wat de uiteindelijke

elektriciteitsprijs wordt. Wel kunnen er berekeningen worden gemaakt met de aanname dat

de prijzen niet convergeren. In werkelijkheid kunnen de kosten van het transportverlies dan

nog hoger uitvallen,omdat transportverliezen meestal worden ingekocht van de goedkoopste

markt.

De kosten van de transportverliezen worden berekend door het verlies in MW ieder uur te

vermenigvuldigen met de prijs van de ingekochte elektriciteit op dat moment. Alhoewel de

werkelijke kosten anders zullen zijn, kan de waarde van de transportliezen gebruikt worden

om verschillende beleidsopties met elkaar te vergelijken, net als de CO2-besparing.

5.4 Transportbeperkingen

Door technische beperkingen van de kabel is de snelheid waarmee de elektriciteitsstroom kan

worden aangepast ongeveer 700 MW per half uur. Dit wordt ‘ramping’ genoemd en hierdoor

is de minimale omkeertijd van de elektriciteitsstroom een uur. De stroom wisselt in de ideale

situatie per dag 2x van richting waardoor de kabel gedurende twee uur niet op volle

capaciteit benut kan worden. De capaciteit van 700 MW kan voor de rest in een ideale

situatie optimaal worden benut omdat de marktprijzen tussen de 2 markten sneller wisselen

dan de kabel technisch kan behalen.

Volgens de ‘ramping-constraint’ die door Statnett wordt toegepast mag de stroomrichting

echter niet sneller veranderen dan 700 MW per uur, omdat het Noorse elektriciteitsnet

problemen zou kunnen krijgen. Dit komt erop neer dat het bij een volledige stroom de ene

kant op het twee uur duurt voordat de stroom geheel gedraaid kan zijn. Deze beleidsregel

wordt nog besproken, omdat het technisch dus mogelijk zou zijn om de stroom in een uur

geheel te draaien. Voor dit onderzoek is er gerekend dat de stroom in twee uur volledig

draait, volgens Figuur 14. Hierbij is het vlak de werkelijke stroomrichting, en de lijn de

simulatie hiervan in het model.

Hierbij wordt aangenomen dat de stroom bij een stroomwissel lineair afneemt. Voor de

berekeningen wordt tijdens een wissel van de stroomrichting dus het eerste uur nog

gemiddeld 350 MW, of wel 350 MWh, naar de ene richting verplaatst, en het volgende uur

350 MWh de andere kant op. Dit omdat er gerekend wordt met tijdstappen van een uur. Zou

hierbij dan een totale stroomwissel in een uur plaats vinden, dan zou dat voor een uur

uitkomen op een stroom van gemiddeld 0 MWh, ofwel geen functioneel transport. Dit is

uiteraard minder realistisch.

21

Figuur 14: Gesimuleerde wissel van de stroomrichting in het model

5.5 Potentiële winst uit handel

Omdat er met dit onderzoek geen rekening is gehouden dat de prijzen veranderen door de

extra aanbod en vraag op beide markten, is het niet mogelijk om te schatten hoeveel winst in

werkelijkheid haalbaar is. Volgens onderzoek van de APX is deze invloed zo groot dat prijzen

van de twee markten op sommige momenten zullen convergeren tot dezelfde prijs [APX,

2004]. Wel kan worden gezegd hoe vaak er winst zou zijn te behalen wanneer de prijzen niet

geheel zouden convergeren. Dit is namelijk het prijsverschil tussen de landen maal het

getransporteerde vermogen. Hierbij kan worden opgemerkt dat de hoogste prijzen lager, en

de laagste prijzen hoger zullen worden, dus de winst een stuk lager zal zijn. In werkelijkheid

zal de winst dus een stuk lager zijn dan de potentiële winst, maar deze waarde kan wel

gebruikt worden om verschillende beleidsopties te vergelijken.

22

Hoofdstuk 6 Resultaten van het model

In dit hoofdstuk worden de resultaten weergegeven die zijn verkregen door analyse van de

gegevens van beide elektriciteitsmarkten, en van het model dat is ontwikkeld om de stromen

door de NorNed kabel te berekenen.

6.1 Stoomrichting van elektriciteit

Als er wordt gekeken naar de gemiddelde elektriciteit die door het prijsverschil per uur tussen

de Noorwegen en Nederland zou stromen, is er een mooi plaatje waarmee makkelijk

gerekend kan worden. Dit is te zien in onderstaande grafiek, die het gemiddelde prijsverschil

(over 2001-2007) tussen Noorwegen en Nederland per uur weergeeft, waar een positief

bedrag een duurdere prijs op de APX betekent. Op dagen met een prijsverloop volgens deze

situatie zal er twee maal per dag een wissel van de richting plaatsvinden.

Figuur 15: Gemiddeld prijsverschil tussen APX en Elspot in euro per uur

Bij elke wissel van de stroomrichting kan gedurende twee uur slechts 350 in plaats van 700

MW worden getransporteerd, waardoor er 700 MWh transportcapaciteit verloren gaat. Dit is

weergegeven in met de gearceerde gebieden in Figuur 16. Bij twee wisselingen per dag is

dit 8,33% van de totale capaciteit. Van de capaciteit blijft dan nog 91,67% beschikbaar. Op

dagen dat er minder dan twee richtingwissels plaatsvinden zal de beschikbaarheid dus hoger

zijn, en omgekeerd.

23

Figuur 16: Capaciteitsverliezen tijdens een wissel van de stroomrichting

Als er op dagbasis wordt gekeken naar de prijsverschillen tussen de Elspot en de APX, wordt

duidelijk dat het gemiddelde beeld lang niet altijd overeenkomt met de dagelijkse gang van

zaken. In Figuur 17 is te zien dat de hoogste prijs vaak wisselt tussen Nederland en

Noorwegen, wat dus ook een verandering betekent van de gewenste stroomrichting op een

tussenliggende transmissiekabel.

Figuur 17: Aantal wisselingen per dag van de hoogste prijs tussen APX en Elspot

Tussen 1 januari 2001 en 18 december 2007 is maar in 52% van de dagen het prijsverschil

2x van richting veranderd, te zien in Figuur 18. Hier is ook zichtbaar dat bij 15% van de

dagen de prijs in een van de landen de hele dag hoger geweest, wat resulteert in een

stroomrichting die niet verandert.

24

Figuur 18: Verdeling van het aantal wisselingen per dag van de hoogste prijs tussen APX en Elspot

6.2 Transport van elektriciteit

Over de periode 2001-2007 is de verdeling van de capaciteit als volgt verdeeld:

Richting Capaciteit Gem. per jaar in MWh CO2-uitstoot in ton

Nederland 54,05% 3.314.165 172.336

Noorwegen 36,17% 2.217.967 1.407.078

Niet benut 9,78% 599.867

Uit deze informatie kan dus opgemaakt worden dat Nederland 2,2 TWh per jaar naar

Noorwegen exporteert, waarvoor bij de productie 1,41 miljoen ton CO2 is uitgestoten.

Andersom importeert Nederland jaarlijks gemiddeld 3,3 TWh, waarvoor ‘slechts’ 0,172

miljoen ton CO2 is vrijgekomen.

Het netto transport zorgt ervoor dat, met aftrek van verliezen, 1,007 TWh minder

elektriciteit wordt geproduceerd in Nederland dat daarmee 614 duizend ton CO2-uitstoot

voorkomt. In Noorwegen is echter 1,229 TWh meer geproduceerd wat zou leiden tot een

extra uitstoot van 61 duizend ton CO2-uitstoot. Uiteindelijk leidt dit tot 553 duizend ton CO2-

besparing, met de onrealistische aanname dat deze extra elektriciteit in Noorwegen met

dezelfde lage CO2-uitstoot uit waterkracht kan worden geproduceerd. Hoeveel uitstoot deze

extra opwekking in Noorwegen wel zou veroorzaken zou in verder onderzoek kunnen worden

bekeken.

Het verschil tussen de extra geproduceerde elektriciteit in Noorwegen en de voorkomen

productie van elektriciteit in Nederland, 221 GWh, zit in de verliezen in de kabel. Als

onnodige verliezen voorkomen kunnen worden door een ander beleid kan dit daarom zeker

interessant zijn. Hieronder wordt zo’n beleidsmaatregel besproken.

6.3 Invloed van transportverlies

Bovenstaande berekeningen gaan uit van elektriciteitshandel die geen rekening houdt met de

kosten van transportverliezen. Bij een prijsverschil van minder dan 4% is het echter

economisch onrendabel om de elektriciteit te transporteren. Hieronder is berekend wat de

invloed zou zijn als er besloten wordt met een prijsverschil van minder dan 4% het transport

terug te brengen naar nul. Deze beleidsmaatregel zou bij de gebruikte gegevens zorgen voor

een volgende verdeling van de capaciteit:

25

Richting Capaciteit Gem. per jaar in MWh CO2-uitstoot in ton

Nederland 53,29% 3.267.6477 169.917

Noorwegen 34,38% 2.107.900 1.337.251

Niet benut 12,34% 756.452

Op dezelfde manier als in 6.2 is te berekenen dat er op deze manier uiteindelijk 591 duizend

ton CO2-uitstoot bespaard wordt.

Hieronder is in een grafiek weergegeven wanneer de transportcapaciteit niet volledig benut

wordt over de verschillende uren van de dag.

Figuur 19: Verdeling stroomrichting NorNed kabel per uur inclusief drempel

Door de transportdrempel zal de richting van de stroom ook minder vaak wisselen. Dit is ook

te zien in onderstaande figuur, welke het aantal gewenste wisselingen per dag weergeeft.

Figuur 20: Verdeling van het aantal wisselingen per dag van de hoogste prijs tussen APX en Elspot

met drempel

Het is duidelijk dat het gebruik van de kabel omlaag gaat en de stroomrichting minder vaak

wordt gewisseld. Door de transportverliezen van ieder uur te vermenigvuldigen met de prijs

van de ingekochte stroom is er zo een gemiddelde waarde van de verloren energie berekend

26

van € 5.732.598 euro per jaar. Tegenover een berekend verlies van € 5.917.653 per jaar

zonder deze beleidsmaatregel is dat een besparing van 3%.

6.4 Overzicht resultaten

6.4.1 Belangrijkste resultaten

In onderstaand overzicht worden de belangrijkste resultaten weergegeven. Hierbij zijn twee

opties berekend:

Optie 1: Standaard berekeningen

Optie 2: Berekeningen met transportdrempel

Optie 1 Optie 2

TWh richting Nederland 3,31 3,27

TWh richting Noorwegen 2,22 2,11

TWh capaciteit niet benut 0,600 0,756

TWh transportverlies per jaar 0,221 0,215

Kosten transportverlies per jaar € 5.917.653 € 5.732.598

Totale CO2-besparing per jaar in

ton 553.124 591.490

Door het toepassen van de transportdrempel treedt er ongeveer 3% minder transportverlies

op. Dit heeft ook invloed op de totale winstgevendheid van de kabel.

27

6.4.2 Potentiële winst uit handel

Alhoewel de exacte elektriciteitsprijzen met dit onderzoek niet berekend kunnen worden, kan

er wel worden bekeken wat de potentiële winst zou zijn als de prijzen niet zouden

veranderen. Omdat deze waarden mogelijk ver van de werkelijke winst zullen afliggen,

kunnen ze alleen worden gebruikt om de verschillende opties te vergelijken.

(getallen in euro x1000) Optie 1 Optie 2

gem. handelsopbrengst per jaar 118.286 118.021

gem. handelsverlies per jaar 294 214

gem. handelswinst per jaar 117.992 117.807

Winst min transportverlies 112.074 112.074

Op te merken is dat optie met transportdrempel exact dezelfde winst behaalt. In

werkelijkheid zullen de handelswinsten echter lager zijn. Omdat van deze winsten de

verliezen moeten worden betaald, is het waarschijnlijk dat de optie met transportdrempel

hierdoor uiteindelijk totaal meer winst opbrengt. De werkelijke handelswinsten zijn

afhankelijk van de prijselasticiteit van beide markten, die niet is meegenomen in dit

onderzoek, maar wel grote invloed hebben op de prijzen [TenneT, 2004]. Daarom kan dit in

dit onderzoek niet berekend worden.

6.5 Verschil koppeling en veiling

De aansluiting van de NorNed kabel is 6 mei 2008 in gebruik genomen. Omdat een koppeling

van de markt nog niet mogelijk is vanwege het feit dat de beurzen nu nog op verschillende

momenten sluiten, (APX om 11.00 uur en de Elspot om 12.00 uur) wordt de beschikbare

transportcapaciteit geveild als tijdelijke oplossing. Deze veiling sluit om 9.45 uur [NMa].

Omdat de markten dus nog niet gekoppeld zijn, is de verbindingen ertussen per MWh net

zoveel waard als het prijsverschil tussen beide markten. De opbrengsten van de veiling zullen

dus dichtbij het prijsverschil maal de beschikbare capaciteit liggen. Door de verschillende

sluitingstijden in de elektriciteitsmarkten, is er een risico voor de marktpartij die de capaciteit

inkoopt dat de prijzen nog convergeren nadat de veiling voor de capaciteit gesloten is.

Hierdoor zal de opbrengst van de veiling lager zijn dan wanneer de markten direct gekoppeld

zijn en het prijsverschil direct de opbrengsten voor TenneT en Elspot vormt.

Naast dat er minder inkomsten worden vergaard, zullen de prijzen van de twee markten ook

niet geheel convergeren tot dezelfde prijs bij voldoende transmissiecapaciteit zoals dat wel

zou gebeuren als de markten worden gekoppeld. Dit weer omdat de onzekerheid bij de

capaciteitsveiling een stuk van de prijs afhaalt als premie voor het financieel risico dat de

prijzen nog convergeren.

Het probleem dat elektriciteit de verkeerde kant op kan stromen is nog niet het geval omdat

de markten niet gekoppeld worden maar de beschikbare capaciteit geveild wordt.

Wel is het theoretisch mogelijk dat de opbrengsten van de veiling lager zijn dan de kosten

van de verliezen de capaciteit. Als beleidsregel zou er kunnen worden ingesteld dat de

capaciteit dan niet wordt gegund.

28

Hoofdstuk 7 Discussie

In dit hoofdstuk worden de resultaten besproken, wordt teruggekeken op het

onderzoeksproces en worden conclusies getrokken uit de resultaten.

7.1 Verificatie

De gebruikte formules binnen de Excel worksheets zijn allemaal grondig gecontroleerd op het

gebruik van de juiste grootheden. Hierin zijn geen fouten geconstateerd.

Verder is er veelvuldig over de data heen gekeken voor uitzonderlijke waarden, hierin is niets

opvallends gevonden. Wel moet worden gezegd dat door de extreme fluctuatie in de prijzen

hier bijna niets op kán vallen, aangezien elke bijzondere waarde verklaard zou kunnen worden

door een onbekende bijzondere gebeurtenis.

De grootheden in het Excel document zijn allemaal uitgedrukt in MW. De verschillende

formules zijn getest op correcte werking bij verschillende waarden, waaronder extreme

waarden, en blijken onder verschillende omstandigheden goed te blijven werken.

7.2 Validatie

Op basis van historische gegevens die verder teruglopen dan de gebruikte data zijn de

resultaten goed te verklaren in combinatie met de gevonden trends in de kwalitatieve

analyse. De enige andere data op CO2-uitstoot die ik heb kunnen vinden is genoemd in een

artikel van ABB [ABB, 2005], de producent van de kabel. Hier wordt genoemd dat de aanleg

van de NorNed kabel een CO2-vermindering tot gevolg zal hebben van 1,7 miljoen ton per

jaar. Hierbij is uiteraard vraag in hoeverre dit onderzoek betrouwbaar is, aangezien de

producent aanzienlijk belang heeft bij een goed draagvlak van het project. Omdat ook het

originele onderzoek niet beschikbaar is kan deze berekening niet worden gecontroleerd.

7.3 Resultaten

Uiteindelijk is de kwantitatieve waarde van de totale CO2-uitstoot binnen Noorwegen en

Nederland een relatief grove benadering. Door het grote aantal factoren die mee moeten

worden genomen, allen met grote onzekerheden, is de betrouwbaarheid te laag om een

exacte CO2-besparing te kunnen geven. Wel kan iets worden gezegd over de invloed van de

NorNed kabel op elektriciteitsproductie binnen de twee landen. Hierbij is uitgegaan van een

transportverlies over de NorNed kabel van 4%. In werkelijkheid kunnen de verliezen nog

groter zijn, waardoor de CO2-besparing nog lager kan zijn. De doorberekende beleidsoptie zal

dan ook een sterker effect hebben op de bespaarde transportverliezen en hiermee de

winstgevendheid van de kabel.

Uit het overzicht van de verscheidene factoren die meespelen bij de internationale CO2-

uitstoot blijkt dat verschillende trends in de toekomst een grote verandering in de

elektriciteitsmarkt kunnen veroorzaken. De resultaten zijn afhankelijk van eigenschappen van

de veranderende elektriciteitsmarkt, zoals de prijsverschillen tussen dag en nacht. De

resultaten van dit onderzoek zijn redelijk nauwkeurig berekend, maar zullen hierdoor slechts

voor een bepaalde periode gelden. Gezien de snelheid van de trends en die invloed hiervan

zal er voor dit onderzoek worden uitgegaan dat de resultaten de eerstkomende 5 jaar nuttig

kunnen blijven.

Hoe dan ook blijkt uit het onderzoek ook dat er in deze complexe markt veel aannames

29

gemaakt moet worden om te komen tot concrete uitkomsten van de berekeningen. Door de

vele veranderingen die markt nu doormaakt, is het bijna onmogelijk dit goed in te schatten. Ik

ben dan ook benieuwd op welke wijze de uitkomst in het artikel van ABB tot stand is

gekomen.

7.4 Proces

Het doel van het bachelorproject is om aan te tonen dat de student zich kundig heeft

gemaakt met de vaardigheden die worden gegeven in het curriculum van de bachelor van

Technische Bestuurskunde. Binnen de tweede fase van het bachelorproject moet een

kwantitatieve analyse gemaakt worden van een complexe omgeving. Hierbij worden

suggesties gedaan voor het gebruik van standaard methodes die geleerd zijn tijdens de

opleiding, om zo tot een goed resultaat van het onderzoek te komen. Ook wordt er een

beroep gedaan op de zelfstandigheid van de student door voor de tweede fase van het

onderzoek geen harde deadline te stellen, waar een verlaat project alleen maar leidt tot een

later nakijkmoment.

Tijdens het onderzoek heb ik het probleem ondervonden dat het originele plan van aanpak

niet kon leiden tot het beoogde resultaat. Mede hierdoor heb ik lang tegen de voorzetting en

afronding van dit project aan zitten hikken. Ik had namelijk liever een meer bevredigend

antwoord willen geven op de onderzoeksvraag, omdat het proces niet bepaald voorbeeldig is

te noemen. Uiteindelijk is er met het doorrekenen van de mogelijke beleidsoptie toch nuttige

uitkomsten geproduceerd.

Daarnaast heb ik me gerealiseerd dat wetenschappelijk onderzoek niet altijd tot het beoogde

resultaat kan leiden, maar dat dit ook niet noodzakelijk is voor een succesvolle afronding van

het bachelorproject. Ik ben van mening dat ik met dit rapport heb aangetoond dat ik de

aangeleerde vaardigheden uit het TB-curriculum goed kan toepassen. Daarnaast hoop ik dat

mijn interesse in het onderwerp ook doorschemert in de grondigheid waarmee ik het

onderzoek heb verricht. Ondanks de slechte voortgang vond ik dit onderzoek toch erg

interessant om te doen, en heb ik naast de problemen van onderzoek en de NorNed kabel

ook veel over mezelf geleerd.

7.5 Conclusie

De NorNed kabel is tot stand gekomen tussen twee landen met een totaal verschillende

elektriciteitsmarkt. Door de verbinding tussen de twee markten zullen de prijzen ervan minder

fluctueren en gemiddeld lager uitvallen. Naast de NorNed kabel zelf zullen in de toekomst

ook andere ontwikkelingen ervoor zorgen dat de pieken en dalen in Nederland minder ver uit

elkaar liggen, welke juist de inkomsten van de interconnector genereren.

Door de ingebruikname van de NorNed kabel zou er in de periode 2001-2007 1,007 TWh per

jaar minder elektriciteit in Nederland geproduceerd zou zijn, waarmee 614 duizend ton CO2-

uitstoot zou zijn voorkomen. In Noorwegen wordt er daarentegen 1,229 TWh meer

elektriciteit geproduceerd. Afhankelijk van de manier waar deze extra elektriciteit in

Noorwegen mee wordt opgewekt zorgt dit ook voor extra CO2-uitstoot. De totale besparing

van 553 duizend ton CO2 is dan wellicht niet haalbaar.

Bij het invoeren van een transportdrempel treedt er tot 3% minder transportverlies op en kan

de CO2-besparing oplopen tot 591 duizend ton. Het toepassen van deze beleidsoptie levert

waarschijnlijk ook meer winst op. Qua CO2-uitstoot is deze optie gunstig omdat er minder

onrendabel transport plaatsvindt, met bijbehorende verliezen.

30

Literatuur

• APX, Memo “Consequences of the NorNed cable for the APX Dutch Market”, 2004

• APX, Simulation of market coupling across the NorNed cable, 2004

• ECN, Baseload elektriciteitsprijzen en brandstofprijzen 2005 tot en met 2020, 2004

• ECN, Monitoring nederlandse elektriciteitscentrales 2000-2004, 2005

• EURELECTRIC, The Union of the Electricity Industry, 2002

• Duivendijk, J. van, 'Water Power Engineering, Principles and Charactaristics', 2004

• Gasunie, “Gasunie, gaat verder in transport”, 2005

• Goudsmid, G., “Zonnecellen worden veel ingenieuzer en goedkoper”, Trouw, 24-02-

2007

• Ministerie van VROM, Nationaal plan van aanpak Windenergie, 2008

• NMA , “Een markt (z)onder spanning” Marktmonitor, ontwikkeling van de Nederlandse

kleinverbruikersmarkt voor Elektriciteit en Gas, 2006

• NMA, Nederlandse Mededingingsautoriteit Besluit Nummer 102746/47.BT522, 2007

• North West European Market Parties Platform, Cross border intra-day markets in the

North West European electricity market, 2006

• Quist, J., “Nederlandse HRe-ketel volgend jaar op de markt”, Cobouw, 3 juni 2008

• Statnett Tennet, NorNed kabel HVDC Project, Continuous Transmission Capacity

• TenneT TSO BV, Market Coupling-aspecten, 2004

• TenneT TSO BV, NorNed, Europese schakel voor de toekomst, 2008

• TenneT TSO BV, Rapport waardering NorNed project, 2004

• Wals, A, ECN Beleidsstudies, Prijsvorming en marktgedrag op de elektriciteitsmarkt,

Energie markt trends 2001

Websites

• ABB, NorNed – a sustainability showcase for Europe, 2005

http://www.abb.com/cawp/seitp202/96936aa69fe1b456c1256ff20043ec79.aspx

laatst bezocht op 6 mei 2008

• APX Data Services, www.apxgroup.com, laatst bezocht op 6 mei 2008

• Cozijnsen, J., “Klimaattop Bali: uiterlijk in 2009 CO2-afspraken als vervolg op Kyoto”,

http://www.emissierechten.nl/klimaattop.htm, laatst bezocht op 30 juni 2008

• EU, “Het voorstel van de Commissie tot herziening van de EU-regeling voor de

emissiehandel – vragen en antwoorden”, MEMO/08/35, Brussel, 23 januari 2008,

http://europa.eu/rapid/pressReleasesAction.do?reference=MEMO/08/35&format=PD

F&aged=1&language=NL&guiLanguage=en, laatst bezocht op 16 juni 2008

• Heijmans, C, “Nachtstroom levert geen voordeel meer op”, NU.nl, 2008

http://www.nu.nl/news/1456146/37/Nachtstroom_levert_geen_voordeel_meer_op.ht

ml, laatst bezocht op 6 mei 2008

• Ministerie van Verkeer en Waterstaat, Kabinet zet in op windmolens op zee,

http://www.verkeerenwaterstaat.nl/actueel/nieuws/windmolensopzee.aspx,

Nieuwsbericht 07-04-2008

• NorNed Auction, http://www.norned-auction.org, laatst bezocht op 6 mei 2008

• Nord Pool Market Data Services, www.noordpoolspot.com, laatst bezocht op 6 mei

2008

• http://olie.beurs.nl, laatst bezocht op 30 juni 2008

31

Bijlage I: Volledig Causaal Diagram