Warmteladder - Afwegingskader warmtebronnen voor warmtenetten

WarmteladderAfwegingskader warmtebronnen

voor warmtenetten

- FINAAL –

ECOFYS Netherlands B.V. | Kanaalweg 15G | 3526 KL Utrecht| T +31 (0)30 662-3300 | F +31 (0)30 662-3301 | E [email protected] | I www.ecofys.com

Chamber of Commerce 30161191

Warmteladder Afwegingskader warmtebronnen voor

warmtenetten

- FINAAL –

Door: Jeroen de Beer, Ewald Slingerland en Wouter Meindertsma

Datum: mei 2014

Projectnummer: INDNL14405

© Ecofys 2014 in opdracht van: Eneco


Chamber of Commerce 30161191

Inhoudsopgave

Samenvatting 1

1 Inleiding 3

2 Warmtebronnen 5

2.1 Inleiding 5

2.2 Kolencentrales 5

2.3 STEG 7

2.4 AVI 7

2.5 Gasmotor-WKK 8

2.6 Industriële WKK 8

2.7 Biomassa 10

2.8 Geothermie 10

2.9 Industriële restwarmte 11

3 Emissies 12

3.1 Soorten emissies, verbrandings- en ketenemissies 12

3.2 Bepaling van emissies 12

3.2.1 Referenties voor de beoordeling 12

3.2.2 Methodologie voor toekennen lokale emissies per warmtebron 13

3.2.3 Methodologie voor toekennen ketenemissies (alleen CO2) 15

3.3 Resultaten emissies 17

4 Energetisch rendement 20

4.1 Methodiek bepalen equivalente opwekrendementen 20

4.2 Resultaten 22

5 Leveringszekerheid 23

5.1 Korte termijn leveringszekerheid 23

5.2 Lange termijn leveringszekerheid 25

6 Technische specificaties 27

7 Prijsmechanismen 29

7.1 Volatiliteit van de prijs van de brandstof 29

7.2 Subsidie 31

7.3 De prijs voor uitstoot van CO2 31

8 Overzichtstabel afwegingskader 33

INDNL14405 1

Samenvatting

Het leveren van warmte aan huishoudens en bedrijven via een warmtenet wordt gezien als een

duurzaam alternatief voor individuele, meest gasgestookte ketels. Maar die duurzaamheid is wel

afhankelijk van de bronnen die warmte leveren aan het net. De vraag die hierbij speelt is aan welke

criteria een warmtebron moet voldoen wil het duurzaam genoemd kunnen worden.

Eneco heeft behoefte aan een kader om de duurzaamheid van verschillende bronnen te kunnen

afwegen. Concrete aanleiding voor dit vraagstuk is de Green Deal Zuid-Holland en het Deltaplan

Energie van het Havenbedrijf Rotterdam. De Green Deal is erop gericht het overschot aan warmte

van vooral de industriegebieden nabij Rotterdam te koppelen aan de vraag naar warmte in gebouwde

omgeving in Zuid-Holland.

In opdracht van Eneco heeft Ecofys een afwegingskader ontwikkeld om de duurzaamheid van

verschillende warmtebronnen te kunnen toetsen aan de volgende criteria:

• Emissies (CO2 direct en in de keten, NOx, SOx en fijn stof);

• Opwekrendement van de warmte;

• Leveringszekerheid (korte en lange termijn);

• Technische specificaties;

• Mechanismen achter prijsvorming.

De eerste twee criteria worden kwantitatief beoordeeld en de laatste drie kwalitatief.

De warmtebronnen die worden meegenomen in het afwegingskader zijn:

• Kolencentrales (varianten: met CO2-afvangen, met bijstook van biomassa);

• STEG;

• AVI;

• Gasmotor WKK;

• Industriële WKK (stoom- en/of gasturbine);

• Biomassa (ketel en WKK);

• Geothermie;

• Industriële restwarmte.

Voor de beoordeling van de duurzaamheid van warmte bestaat nog geen uitontwikkelde methode. In

dit afwegingskader is zoveel mogelijk aangesloten bij bestaande en geaccepteerde methoden.

De warmteladder is bedoeld om op een gestructureerde manier de discussie over duurzaamheid van

warmte te voeren. Het is niet de bedoeling een absoluut oordeel te geven. Tevens moet worden

gezegd dat de beoordeling gebaseerd is op een gemiddelde situatie. Voor specifieke projecten kan tot

een andere beoordeling gekomen worden.

INDNL14405 2

De resultaten zijn samengevat in een matrix waarin de afweging van alle warmtebronnen voor alle

criteria wordt getoond (zie tabel 1).

Tabel 1: Afwegingskader duurzaamheid warmtebronnen.

Bron

Techniek Geo Ind. Afval

Criterium Eenheid Kole

ncentr

ale

Kole

ncentr

ale

+ 4

2%

bijsto

ok

bio

massa

Kole

ncentr

ale

+

90%

afv

ang C

O2

STEG

WKK G

asm

oto

r

WKK I

ndustr

ie

Geoth

erm

ie

Kete

l

WKK

Industr

iele

restw

arm

te

AVI

Emissies - CO2 (lokaal + keten) kg/GJ th 44 29 8.8 23 28 23 12 8.3 3.8 0.0 7.0

Emissies - NOx g/GJth 8.9 9.0 10 4.2 -23 4.2 6.8 39 18 0.0 0.0

Emissies - Fijnstof g/GJth 0.5 0.5 0.4 0.0 -1.3 0.0 0.1 1.9 0.9 0.0 0.0

Emissies - SOx g/GJth 5.8 4.1 1.0 0.0 -36 0.0 2.5 11 5.1 0.0 0.0

Energetisch rendement % 278 479 278 278 150 278 586 10000 10000 1000 556

Leveringszekerheid op korte termijn (1 jaar) +/- + + + +/- +/- +/- + + + +/- +Leveringszekerheid op langere termijn (tot 15 jaar) +/- + + + + + + + + + +/- +/-

Technische specificaties +/- + + - + + + +/- + + +/- +Prijsmechanismen +/- - +/- +/- +/- +/- + + +/- +/- +/- +/-

Fossiel Duurzaam Restwarmte

Kolen Gas Biomassa

INDNL14405 3

1 Inleiding

Het leveren van warmte aan huishoudens en bedrijven via een warmtenet wordt gezien als een

duurzaam alternatief voor individuele, meest gasgestookte ketels. Maar die duurzaamheid is wel

afhankelijk van de bronnen die warmte leveren aan het net. De vraag die hierbij speelt is aan welke

criteria een warmtebron moet voldoen wil het duurzaam genoemd kunnen worden.

Eneco heeft behoefte aan een kader om de duurzaamheid van verschillende bronnen in het

warmtenet van Eneco te kunnen afwegen. Concrete aanleiding voor dit vraagstuk is de Green Deal

Zuid-Holland en het Deltaplan Energie van het Havenbedrijf Rotterdam. De Green Deal is erop gericht

het overschot aan warmte van vooral de industriegebieden nabij Rotterdam te koppelen aan de vraag

naar warmte in gebouwde omgeving in Zuid-Holland.

Eneco heeft Ecofys gevraagd een objectief afwegingskader op te stellen waarmee verschillende

warmtebronnen kunnen worden gerangschikt op duurzaamheid, betaalbaarheid en betrouwbaarheid.

Ecofys heeft dit afwegingskader ontwikkeld voor Eneco. Omdat het om een rangschikking gaat van

warmtebronnen, duiden we dit afwegingskader aan met “warmteladder”.

Verschillende warmtebronnen die kunnen leveren aan het primaire warmtenet van Eneco worden

meegenomen in de warmteladder. De warmtebronnen moeten voldoen aan de volgende

voorwaarden:

• Substantiële capaciteit (>10 MWth);

• Aansluiten bij de stooklijnen van het primaire warmtenet van Eneco in Den Haag en

Rotterdam1;

• Bewezen technologie.

De warmtebronnen die worden meegenomen in het afwegingskader zijn:


• STEG;

• AVI;

• Gasmotor WKK;



• Geothermie;

• Industriële restwarmte.

In hoofdstuk 2 worden de warmtebronnen verder getypeerd.

1 Het primaire warmtenet heeft een aanvoertemperatuur van 90-120°C, afhankelijk van de buitentemperatuur. De retourtemperatuur ligt

tussen de 50 en 70°C.

INDNL14405 4

In dit document worden de afwegingen beschreven die gemaakt zijn om tot een vergelijking van de

verschillende warmtebronnen te komen. De criteria die worden meegenomen in het afwegingskader

zijn:

• Emissies (CO2 direct en in de keten, NOx, SOx en fijn stof) (Hoofdstuk 3);

• Opwekrendement van de warmte (Hoofdstuk 4);

• Leveringszekerheid (korte en lange termijn) (Hoofdstuk 5);

• Technische specificaties (Hoofdstuk 6);

• Mechanismen achter prijsvorming (Hoofdstuk 7).

Een uitganspunt in de analyses is dat de systeemgrens bij de bron ligt en niet bij het aansluitpunt.

Deze keuze heeft bijvoorbeeld tot gevold dat warmteverliezen in het netwerk zelf niet worden

meengenomen.

De resultaten zijn samengevat in een matrix waarin de afweging van alle warmtebronnen voor alle

criteria wordt getoond. De aannamen die beschreven zijn in dit document, zijn essentieel voor een

goed begrip van de matrix. Het moge duidelijk zijn dat andere aannamen kunnen leiden tot een

andere afweging. De afweging is bovendien afhankelijk aan het belang dat de gebruiker hecht aan de

verschillende criteria. Een andere prioriteit kan leiden tot een andere afweging. De warmteladder is

dan ook bedoeld om op een gestructureerde manier de discussie te voeren over de verschillende

warmtebronnen en poogt niet een absoluut oordeel te geven.

INDNL14405 5

2 Warmtebronnen

2.1 Inleiding

In dit hoofdstuk geven we een typering van de volgende warmtebronnen:


• Stoom- en gasturbine (STEG);

• Afvalverbrandingsinstallatie met energieopwekking (AVI);

• Gasmotor WKK;



• Geothermie;

• Industriële restwarmte

2.2 Kolencentrales

Bij de kolencentrale wordt warmte geproduceerd door op een lage druk stoom af te tappen uit het

stoomcircuit. Door met deze stoom warmte te produceren vermindert de elektriciteitsproductie en

neemt het totaalrendement van de installatie toe. Overigens wordt in een STEG en AVI warmte op

dezelfde manier geproduceerd.

In dit onderzoek worden drie typen kolencentrales onderscheiden:

1. Kolencentrale zonder biomassa bijstook of koolstofafvang

2. Kolencentrale met biomassa bijstook.

3. Kolencentrale met koolstofafvang.

Bij het mee- of bijstoken wordt de biomassa toegevoerd aan elektriciteitscentrales of industriële

installaties die van oorsprong draaien op kolen.

Door koolstofafvang toe te passen op kolencentrales, kunnen de emissies per geproduceerde

elektriciteit of warmte worden verminderd. Gebruik van biomassa en koolstofafvang kan effecten

hebben op de rentabiliteit en leveringszekerheid van de kolencentrales (zie relevante hoofdstukken).

De huidige en geplande kolencentrales in de regio Rijnmond zijn geïdentificeerd en gekarakteriseerd

aan de hand van een recente inventarisatie van ECN voor het Rotterdam Climate Initiative (2013) en

aan de hand van een database voor Europese elektriciteitscentrales van Ecofys. De maximale

bijstookpercentages van biomassa en de elektrisch rendementen van de kolencentrales zijn afkomstig

uit de Milieu Effect Rapportages (MER’s)2.

2 Deze zijn beschikbaar via

http://api.commissiemer.nl/docs/mer/p16/p1684/1684-29mer.pdf (Electrabel)

http://api.commissiemer.nl/docs/mer/p17/p1745/1745-041mer_001.pdf (E.On, deel 1)



INDNL14405 6

Voor de ‘kolencentrale met biomassa bijstook’ wordt een gewogen gemiddelde genomen van de twee

nieuwe kolencentrales waar voorzien wordt biomassa bij te stoken. De E.ON MPP3 kent een maximaal

biomassa bijstookpercentage van 30%, te wegen met een elektrische capaciteit van 1100 MWe. Bij de

GDF Suez/Electrabel centrale is dit 60% (te wegen met 750 MWe). Het gewogen gemiddelde komt

hiermee op 42% (maximaal). Tabel 2 geeft een overzicht van de kolencentrales in de regio Rijnmond.

Tabel 2: Overzicht van kolencentrales in de regio Rijnmond

Capaciteit

(MWe)

E.ON Maasvlakte (bestaand) 1.040

E.ON MPP3 (Maasvlakte nieuw) 1.100

GDF Suez/Electrabel (nieuw) 750

In het Energieakkoord is afgesproken om vijf bestaande kolencentrales, inclusief de E.ON centrale op

de Maasvlakte, vervroegd te sluiten. Dit besluit is nog niet definitief hangende een uitspraak van de

Autoriteit Consument en Markt dat dit besluit niet verenigbaar is met het kartelverbod. Bij het

opstellen van deze Warmteladder was hier nog geen uitsluitsel over. In overleg met Eneco is daarom

besloten alleen de E.ON MPP3 en GDF Suez/Electrabel centrale op te nemen in de analyse. Beide

centrales worden naar verwachting in 2014 in gebruik genomen.

Kolencentrale met koolstofafvang

Voor deze optie is geen MER beschikbaar en om die reden wordt gebruik gemaakt van de expertise

van Ecofys op het gebied van koolstofafvang. De best inpasbare technologie voor zowel bestaande als

de bovenstaande nieuwe kolencentrales is de post-combustion technologie. Bij deze technologie

wordt het CO2 uit het rookgas verwijderd. Het uitrusten van een kolencentrale met post-combustion

koolstofafvang reduceert de hoeveelheid CO2 in de afgassen met ongeveer 90%. Door het

rendementsverlies als gevolg van koolstofafvang (7-9%punt) is de netto reductie lager dan deze 90%

en bedraagt circa 88%.

Koolstofafvang heeft ook effect op emissies van NOx, SOx en fijnstof. De toepassing van post-

combustion koolstofafvang bij poederkoolcentrales zal waarschijnlijk leiden tot een afname in SO2

emissies. SO2 reageert namelijk met het oplosmiddel dat wordt gebruikt voor het afvangen van CO2.

Omdat dit leidt tot verlies van oplosmiddel is het vaak nodig om de SO2-concentratie in de

rookgassen al voor afvang terug te brengen. Voor NOx ligt dit anders. NOx emissies worden beperkt

gereduceerd in de CO2 afvangstinstallatie, ongeveer met 5%. Het rendementsverlies door het CO2

afvangproces leidt er waarschijnlijk toe dat NOx emissies per kWh zullen toenemen.

De fijnstofemissies zullen gedeeltelijk afnemen als gevolg van het extra ‘scrubben’ van het rookgas in

CO2 afvanginstallaties, hoewel dat niet door alle experts wordt erkend. In deze studie is een reductie

van 30% aangenomen. Dit is een gemiddelde waarde van wat door diverse experts wordt gesteld.

INDNL14405 7

2.3 STEG

Een STEG is een SToom- En Gascentrale, waarbij twee turbines worden aangedreven. De eerste

turbine wordt aangedreven door verbranding van aardgas. De tweede turbine wordt aangedreven

met stoom opgewekt met behulp van de verbrandingsgassen uit de gasturbine. Dit zorgt ervoor dat

de elektriciteitsproductie door STEGs een hoog elektrisch rendement kan bereiken van 50 tot 60%.

Warmte wordt gewonnen door op een lage temperatuur stoom af te tappen. Tabel 3 geeft een

overzicht van de STEGs in de regio Rijnmond, gebaseerd op het eerder genoemde rapport van ECN

en de database van Europese elektriciteitscentrales.

Tabel 3: Overzicht van STEGs in de regio Rijnmond

STEG Capaciteit

Galilei 209 MWe

Roca 269 MWe

Rijnmond Energie (ENECO-

Intergen) 820 MWe

Maasstroom Energie (Oxxio-

Intergen-2) 428 MWe

Enecogen (Eneco/Dong) 870 MWe

2.4 AVI

De AVR Rozenburg is een afvalverwerkingscentrale waarbij huishoudelijk- en bedrijfsafval wordt

omgezet in stoom, warmte en elektriciteit. De afkorting AVR staat voor Afvalverwerking Rijnmond. De

warmte wordt geleverd aan industriële afnemers en stadsverwarmingssystemen. De website van de

AVR Rozenburg vermeldt dat de centrale in 2012 513 GWh aan elektriciteit heeft geleverd en 566 TJ

stoom aan industriële afnemers. De centrale is al aangesloten op het warmtenet van Rotterdam en

heeft plannen haar aandeel in warmtelevering te verhogen. In 2015 verwacht de AVR een

elektriciteitsproductie van ongeveer 300 GWh te realiseren en 4.500 TJ stadswarmte te leveren aan

Rotterdam en 1.400 TJ aan processtoom voor industriële afnemers.

De AVI neemt een bijzondere positie in binnen het lijstje van warmtebronnen. Juridisch worden deze

installaties niet gezien als primaire productiebedrijven, maar hebben ze de wettelijke taak afval te

verbranden. Deze wettelijke taak betreft de verplichtingen omtrent afvalbeheer en afvalverbranding

op grond van Europese richtlijnen. Warmte en elektriciteit kunnen in deze context worden gezien als

bijproducten. Hiernaast kent het afvalbeheer een voorkeursvolgorde: de afvalhiërarchie. Deze gaat

uit van eerst zoveel mogelijk voorkomen, hergebruiken en recyclen en het dan nog resterende deel

nuttig toepassen voor bijvoorbeeld energieterugwinning. In de Kaderrichtlijn afvalstoffen (KRA) is

opgenomen dat afvalverbrandingsinstallaties die specifiek zijn bestemd voor het verwerken van

stedelijk afval de status ‘installatie voor nuttige toepassing’ (R1) krijgen als ze voldoende energie-

efficiënt zijn (afvalverbranding met energieopwekking vanuit klimaatoogpunt een beter alternatief is

dan afvalverbranding zonder energieopwekking). Alle afvalverbrandingsinstallaties voor stedelijk afval

(AVI’s) in Nederland voldoen aan de vereisten voor de R1-status en zijn daarmee gekwalificeerd als

installaties voor nuttige toepassing. De R1 status is een Europese kwalificatie. Installaties met een R1

status mogen afval importeren. Voor de R1 status is gebruik van warmte een voorwaarde.

INDNL14405 8

Hiermee is een AVI input-gedreven. De productie van warmte en elektriciteit wordt bepaald door de

hoeveelheid afval die beschikbaar is, niet door de vraag naar deze producten. Dit is ook een verschil

met de primaire elektriciteitsproductiebedrijven. Als op een locatie minder afval verwerkt kan

worden, zal de productie van warmte en elektriciteit ook afnemen.

Meer dan de helft van het afval dat wordt verwerkt in de AVI is van biogene oorsprong. De energie

die wordt geproduceerd met het afval van biogene oorsprong wordt gezien als duurzame energie.

2.5 Gasmotor-WKK

Een gasmotor-WKK is een WKK-installatie3 die is gebaseerd op een zuigermotor met interne

verbranding van een mengsel van gasvormige brandstof en lucht. In tegenstelling tot een

dieselmotor-WKK wordt de verbranding ingezet door een externe vonk (Otto cyclus). Gasmotor-

WKK’s kennen een relatief groot bereik in beschikbare (elektrische) vermogens, van ongeveer 15 kW

tot 6 MW. Er staan in Nederland duizenden gasmotoren opgesteld, vooral in de glastuinbouw en in

minder mate in de gebouwde omgeving. Voorbeelden van inzet van gasmotor-WKK’s in

stadsverwarmingsprojecten zijn de wijken Vathorst (Amersfoort) en Ypenburg (Den Haag). Typische

rendementen van gasmotor-WKK’s zijn elektrisch 30 – 40 % en thermisch 40 – 55 %.

2.6 Industriële WKK

In de zwaardere industrie is vaak een groot deel van het jaar gelijktijdig een vraag naar

(proces)warmte en elektriciteit. Bij industriële WKK worden overwegend turbines gebruikt voor het

opwekken van elektriciteit. Hierin zijn 3 types te onderscheiden: een gasturbine, een stoomturbine en

een stoom- en gasturbine (STEG).

In een gasturbine-WKK wordt omgevingslucht aangezogen en door een compressor op hogere druk

en temperatuur gebracht. Deze lucht wordt naar een verbrandingskamer gevoerd, waarin aardgas

wordt bijgevoegd. De hete verbrandingsgassen (meer dan 1000 °C) leveren via een turbine

mechanische energie die via een generator wordt omgezet in elektrisch vermogen. De uitlaatgassen

van de turbine zijn nog 350 tot 550 °C, waardoor warmte in de vorm van bijvoorbeeld hoge-druk

stoom kan worden gewonnen. De elektriciteitsproductie is hiervan niet afhankelijk, omdat er in deze

opstelling geen elektriciteit wordt geproduceerd uit deze stoom.

In een stoomturbine-WKK wordt in een stoomketel hoge-druk stoom geproduceerd, waarvan de

mechanische energie in de turbine wordt omgezet in elektrisch vermogen. Een deel van de stoom in

de turbine wordt gebruikt voor (proces)warmte doeleinden, waardoor dit ten koste gaat van de

elektriciteitsproductie.

Bij de stoom- en gasturbine-WKK (STEG) wordt het systeem van de gasturbine met afgassenketel

gecombineerd met dat van de stoomturbine. Na de gasturbine worden de uitlaatgassen door een

ketel gevoerd die met extra toegevoegde brandstof stoom maakt. Deze stoom levert extra

elektriciteit in een stoomturbine waarbij eveneens processtoom beschikbaar komt.

3 WKK staat voor WarmteKrachtKoppeling; het door een installatie gelijktijdig leveren van warmte en elektriciteit. Doordat de warmte die

vrijkomt bij de verbranding (deels) nuttig gebruikt kan worden, geldt doorgaans een relatief hoog totaalrendement ten opzichte van centrale

elektriciteitsopwekking (in grote centrales) en decentrale warmteopwekking.

INDNL14405 9

In Nederland verschilt de capaciteit en inzet van WKK-installaties sterk per industriële sector; zo is de

inzet van een STEG bij raffinaderijen ongeveer 40% van het totaal elektrisch opgestelde vermogen,

terwijl dit in de chemische industrie ongeveer 80% is4. Over de gehele Nederlandse industrie

genomen, zijn vooral de STEG en de gasturbine sterk vertegenwoordigd. De STEG vertegenwoordigt

70% in het totaal opgestelde elektrisch vermogen en 50% in het totaal opgestelde thermisch

vermogen, voor de gasturbine is dit respectievelijk 25% en 30%. In Tabel 4 wordt een overzicht

gegeven van de verschillende typen WKK in de Nederlandse industrie. In deze studie wordt voor

industriële WKK gekozen voor een STEG, en wel om de volgende redenen:

1. Uit de tabel kan worden afgeleid dat het opgestelde thermische vermogen per installatie voor

een gemiddelde STEG ruim 3 keer zo groot is als dat voor een gemiddelde gasturbine (159

MWth tegenover 44 MWth). Hierdoor is het te verwachten dat het additioneel uitkoppelen van

minimaal 10 MWth warmte voor het warmtenet een grotere kans van slagen heeft bij een

STEG.

2. Een gemiddelde STEG kent een thermische capaciteitsfactor5 van 37%, terwijl dit voor een

gemiddelde gasturbine 56% is. Dit suggereert dat er bij een STEG meer ruimte voor

warmtelevering aan derden bestaat dan bij een gasturbine-WKK.

3. Doorgaans wordt een STEG als WKK-systeem in industrie toegepast bij bedrijven met een

grote behoefte aan elektriciteit gekoppeld aan een grote behoefte aan stoom van 7 à 10 bar.

Voor industriële bedrijven met hoge stoomcondities (bijvoorbeeld 40 bar) is WKK met STEG

minder geschikt. Deze bedrijven gebruiken overwegend een gasturbine met bijgestookte

afgassenketel. Bij dergelijke bedrijven is het eerder aannemelijk dat er kansen bestaan om

restwarmte zelf te benutten, dan dat additionele uitkoppeling van warmte op een relatief laag

temperatuurniveau uit de WKK-installatie plaatsheeft.

Tabel 4 Overzicht van WKK’s in Nederlandse industrie. Bron: CBS Statline

Type WKK Opgesteld vermogen Geleverde energie Aantal

Elektrisch

(MWe)

Thermisch

(MWth)

Elektriciteit

(TJ)

Warmte

(TJ)

Stoomturbine 206 1779 3712 15949 18

Stoom- en gasturbine

(STEG) 2231 4914 35618 57107 31

Gasturbine 770 2677 15523 47081 61

De keuze voor STEG als uitgangspunt voor industriële WKK in deze studie, maakt het uiteraard niet

onmogelijk een project te realiseren waar warmte wordt onttrokken uit bijvoorbeeld de rookgassen

van een gasturbine.

4 Bron: CBS Statline (voorlopige data voor 2012, http://bit.ly/N1Zu2u) en analyse Ecofys 5 Jaarlijks geleverde hoeveelheid warmte gedeeld door opgesteld thermisch vermogen

INDNL14405 10

2.7 Biomassa

Biomassa kan op verschillende manieren worden omgezet in warmte. De technologieën die worden

beschouwd in deze studie zijn thermische conversie van vaste biomassa in een ketel (10 MWth of

groter) en in een installatie met warmtekrachtkoppeling (WKK). Voor de keuze voor vaste biomassa

zijn twee redenen aan te voeren. Ten eerste, in een vergelijkbare situatie gaat de bio-warmtecentrale

(44 MWth) in Purmerend vanaf 2014 warmte leveren aan het stadsverwarmingsnet op basis van vaste

biomasa. Ten tweede is kostprijs van warmte uit ketels op vaste biomassa laag in vergelijking tot

warmte uit een vergistingsinstallatie.

In de regio Rijnmond is al één project (groter dan 10 MWth) met thermische conversie van biomassa

geïdentificeerd, te weten de warmtekrachtkoppeling bij de AVR Rozenburg (zie paragraaf 2.4).

Voor deze studie wordt aangenomen dat de biomassa wordt geleverd onder lange termijn contracten,

waarin afspraken zijn vastgelegd over (middellange termijn) prijzen en leveringszekerheid.

Afhankelijk van de geografische ligging waarvan de biomassa afkomstig is en het soort project,

bestaat er echter een bandbreedte in de verschillende parameters zoals emissies en

prijsmechanismes. In deze studie wordt uitgegaan van significant intercontinentaal transport van de

biomassa.

2.8 Geothermie

Bij geothermie wordt onderscheid gemaakt tussen drie verschillende systemen: ondiepe geothermie

(tot 500 meter diepte), diepe geothermie (vanaf 500 meter – in de praktijk 1.500 meter – tot ca.

4.500 meter) en ultradiepe geothermie (vanaf ca. 5.000 meter)6. Ondiepe geothermie wordt niet

meegenomen in de analyse omdat de temperatuur te laag is voor het warmtenet. Ultradiepe

geothermie wordt niet meegenomen, omdat deze technologie nog niet marktrijp is en aanvullend

onderzoek nodig is voordat de ontwikkelfase gestart kan worden. In Nederland is diepe geothermie

vooral zogenaamde hydrothermale geothermie7. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een ondergronds

watervoerend pakket, waaruit warm water wordt onttrokken. De warmte van dit water wordt

bovengronds gebruikt en het afgekoelde water wordt weer geïnjecteerd in het watervoerende pakket.

Technisch verschilt een geothermische boring niet veel van een boring naar gas of olie. Toch is diepe

geothermie in Nederland nog in een ontwikkelingsfase. De ervaring die er nu is heeft betrekking op

boringen tot ca. 2.500 meter. Hierbij zijn een aantal technische aandachtspunten naar voren

gekomen: gas kan als bijproduct vrijkomen, verstoppingen kunnen ontstaan door zoutvorming, (zeer

lage) radioactiviteit is geconstateerd, en in veel situaties kostte het meer pompenergie dan

oorspronkelijk verwacht om het water weer terug in de grond te pompen. Door dit laatste effect is

over het geheel meer energie nodig om de warmte uit de grond te halen. De diepte van 2.500 meter

is niet relevant voor warmtelevering aan de grote warmtenetten van Rotterdam en Den Haag.

De benodigde temperatuur voor een stooklijn van 90 – 120 °C verlangt een bron op 2.700 meter of

dieper. Naast deze grotere diepte zijn vaak extra ondergrondse maatregelen nodig om tot een

6 Ultradiepe geothermie wordt ook wel EGS (Engineered Geothermal Systems) genoemd. Hierbij wordt een ondergrondse warmtewisselaar

gecreëerd. Ultradiepe geothermie werkt met een hogere temperatuur en heeft meer vermogen beschikbaar dan diepe geothermie. Het

onderscheid tussen diepe en ultradiepe geothermie is van belang bij de technische rijpheid van de technologie, kosten en emissies. 7 Zie ECN (2011), Geothermische energie en de SDE (http://www.ecn.nl/docs/library/report/2011/e11022.pdf)

INDNL14405 11

acceptabele broncapaciteit te komen. Hierdoor nemen de investeringen en risico’s toe. Alle geplande

projecten op deze diepte staan ondanks de verleende SDE+ subsidie “on hold” vanwege de

langdurige trajecten met het zoeken naar investeringen en afdekken van risico’s.

2.9 Industriële restwarmte

In deze studie nemen wordt alleen industriële restwarmte meegenomen die kan worden uitgekoppeld

zonder dat dit gevolgen heeft voor het primaire industriële proces en die momenteel niet nuttig wordt

ingezet.

De inventarisatie van industriële restwarmte is gemaakt aan de hand van de Warmteatlas van

Agentschap NL8. Hierin zijn bronnen tussen de 120 en 200 °C meegenomen. De warmteatlas

classificeert bronnen als klein (<50 TJ), middel (50 TJ – 500 TJ) en groot (>500 TJ). Voor deze

analyse zijn alleen de laatste twee categorieën (middel en groot) meegenomen, omdat de focus van

de analyse ligt op bronnen met een vermogen van minstens 10MW9.

Warmtetransport over afstand gaat gepaard met warmteverliezen, maar deze zijn beperkt. Deze

afstand tot het aansluitpunt bij de AVR kan worden geschat met behulp van Figuur 2-1. In deze

studie laten we afstand vooralsnog buiten beschouwing, omdat de systeemgrens bij de bron ligt en

niet bij het aansluitpunt.

Figuur 2-1: Overzicht huidig en toekomstig warmtenet Rotterdam en warmtebronnen in de regio Rijnmond met een

temperatuur boven de 120°C. Bron kaart: Warmtebedrijf Rotterdam, Eneco

8 Bereikbaar via http://bit.ly/1hfODwI 9 Een onnauwkeurigheid ligt in het feit dat 10 MW ongeveer overeen komt met 300 TJ. Een deel van de middelgrote bronnen valt dus strikt

genomen onder de grens van 10 MW.

INDNL14405 12

3 Emissies

3.1 Soorten emissies, verbrandings- en ketenemissies

Emissies van verbrandingsinstallaties kunnen schadelijk zijn voor mens, milieu en bijdragen aan

klimaatverandering. Voor dit onderzoek is een selectie gemaakt van de emissies met de grootste

impact. Dit heeft geleid tot het volgende overzicht (tussen haakjes de impact categorie):

• CO2: verbrandingsemissies en ketenemissies (klimaatverandering);

• NOx (Verzuring, ozonvorming, gezondheid (ademhalingsproblemen));

• Fijnstof (gezondheid (ademhalingsproblemen));

• SOx (Verzuring, gezondheid (ademhalingsproblemen));

We splitsen de CO2 emissies in twee categorieën: (1) lokale emissies en (2) ketenemissies. Lokale

emissies zijn de emissies die ter plaatse vrijkomen bij het produceren van de warmte, bijvoorbeeld

bij de verbranding van brandstoffen. Ketenemissies zijn emissies die plaatsvinden in de

productieketen voorafgaand aan de warmte opwekking, bijvoorbeeld de emissies tijdens de bouw van

de centrale en bij de winning en het transport van de brandstoffen.

3.2 Bepaling van emissies

3.2.1 Referenties voor de beoordeling

In principe geldt voor de emissies dat de verschillende warmtebronnen met elkaar worden

vergeleken. Echter om de hoogte van de emissies ook in perspectief te plaatsen van een ‘best

practice’, worden eveneens referenties gedefinieerd.

Voor de CO2 emissies wordt als referentie een gasgestookte STEG centrale genomen. De lokale

emissies zijn als gevolg van verbranding van aardgas. Hierbij wordt uitgegaan van een studie van CE

Delft10 die jaarlijks voor de Energiekamer wordt uitgevoerd. In tabel 7 van deze studie wordt de

energiebalans voor “Aardgas met WKK” verder uitgewerkt tot een emissie per kWh elektrisch. Met

inachtneming van een elektriciteitsderving11 van 0,18 GJe/GJth komt de referentie CO2 emissie van

een STEG daarmee op 22 kg CO2/GJ12. Alle emissies worden op basis van onderwaarde van de

betreffende energiedrager berekend.

10 “Achtergrondgegevens Stroometikettering 2012”, maart 2013, beschikbaar via

http://www.ce.nl/?go=home.downloadPub&id=1347&file=CE_Delft_3990_Achtergrondgegevens_Stroometikettering_2012.pdf 11 Verminderde opbrengst elektriciteit als gevolg van aftappen van warmte t.b.v. warmtelevering. Genoemde waarde is forfaitaire waarde uit

de norm NVN7125 (vergelijking 7.20). 12 Verschil tussen werkelijke en theoretische specifieke CO2 emissies per GJ geleverde warmte. De theoretische emissies zijn lager omdat

zonder aftap van warmte meer elektriciteit gemaakt zou kunnen zijn met dezelfde emissies, wat de specifieke emissies dus verlaagt.

INDNL14405 13

Voor de overige emissies (NOx, SOx en fijnstof) worden als referentie de eisen uit het

Beoordelingskader Nieuwe Energiecentrales Rijnmond genomen. Deze norm is vastgesteld door de

provincie Zuid-Holland in samenwerking met het ministerie van VROM (huidig I&M). Dit

beoordelingskader is later aangewezen als Nationaal beoordelingskader, waardoor de eisen uit deze

norm ook voor toetsing van installaties buiten de regio Rijnmond van toepassing zijn.

Voorafgaand hieraan is een aantal verschillende bronnen voor emissienormen en -waarden

onderzocht, waartegen de waarden van de warmtebronnen kunnen worden vergeleken. De volgende

twee bronnen zijn meegenomen:

• De BREF voor grote stookinstallaties: De BREF is een document waarin de emissies (fijnstof,

NOx, SOx) worden gegeven van gemiddelde installatie in de EU en van de best beschikbare

installaties in de EU. Het document is afkomstig uit 2006.

• De Europese Richtlijn Industriële Emissies: Deze Richtlijn (2010/75/EU) bevat o.a. normen

voor de uitstoot van fijnstof, NOx, SOx van grote stookinstallaties, waaronder

energiecentrales. Deze wetgeving is per 1 januari 2013 in Nederland geïmplementeerd.

Uiteindelijk is voor het beoordelingskader voor Rijnmond gekozen omdat dit het beste aansluit bij de

locatie van de warmtebronnen en de eisen strikter zijn dan die in de overige twee normen. De

emissienormen (in mg/Nm3 rookgas) zijn voor kolencentrales geconverteerd naar mg/kWh

geproduceerde elektriciteit en via de eerdergenoemde elektriciteitsderving (0,18 GJe/GJth) uitgedrukt

in g/GJth geleverde warmte.

3.2.2 Methodologie voor toekennen lokale emissies per warmtebron

Voor de lokale emissies scoren we de verschillende warmtebronnen op de volgende manieren:

Grootschalige warmtekrachtinstallaties, met elektriciteitsderving (kolencentrale, kolencentrale met

biomassa bijstook, kolencentrale met koolstofafvang, STEG, industriële WKK)

De lokale CO2-emissie dient te worden verdeeld over de warmte en elektriciteitsproductie. Hierbij

gaan we er vanuit dat de CO2-emissie van de productie van 1 kWh elektriciteit onafhankelijk is van

de warmte-uitkoppeling en niet wordt beïnvloed door een lager elektrisch rendement als gevolg van

de warmtelevering. Aangezien warmte wordt onttrokken aan het stoomsysteem, wordt er minder

elektriciteit opgewekt. We rekenen de emissies die gepaard zouden gaan met het opwekken van deze

gederfde elektriciteit aan de warmte toe. Om dot te kunnen doen is het wel noodzakelijk om voor alle

warmtebronnen de elektriciteitsderving en het rendement bij enkel elektriciteitsproductie te kennen.

Omdat deze gegevens niet voor alle bronnen bekend zijn, sluiten we aan bij algemeen bekende

gegevens over emissies die zijn gekoppeld aan elektriciteitsproductie en de forfaitaire waarde voor

elektriciteitsderving uit de EMG. De basis voor de emissies per geproduceerde eenheid elektriciteit

verschilt per type emissie: voor CO2 emissies wordt gekozen aan te sluiten bij “Achtergrondgegevens

Stroometikettering 2012” (zie voetnoot 10 hierboven). Voor overige emissies (NOx, SOx en fijnstof),

worden de maximale emissiewaardes naar de lucht uit de Milieu Effect Rapportages (MERs),

geconverteerd van mg/Nm3 rookgas naar mg/kWh geproduceerde elektriciteit.

INDNL14405 14

Afvalverbrandingsinstallatie met energieopwekking

Zoals in paragraaf 2.4 beschreven is het hoofddoel van de AVI afvalverwerking. Warmte en

elektriciteit zijn in principe bijproducten. Op dezelfde grond kan worden beargumenteerd dat de

warmte en elektriciteit daarmee ook CO2-vrij zijn. In de EPBD-recast wordt ook van dit uitgangspunt

uitgegaan, maar wordt het fossiel energiegebruik voor de verwerking wel toegewezen aan warmte. In

deze studie sluiten wij daarbij aan en kiezen de in de EPBD gerapporteerde emissiefactor van 7

kg/GJ warmte voor een AVI met WKK.

Deze aanpak wijkt af van de aanpak die is gekozen in het stroometiket, waarbij de CO2-emissie die

vrijkomt bij de AVI (exclusief het biogene deel) wordt toegerekend aan het bijproduct elektriciteit.

Omdat binnen het stroometiket nog geen rekening is gehouden met warmteproductie, wordt met de

gekozen aanpak in de Warmteladder nog steeds alle CO2-emissie van de AVI geregistreerd.

Kleinschalige warmtekrachtinstallaties, zonder elektriciteitsderving (gasmotor-WKK)

Voor toepassingen met gasmotoren wordt ervan uitgegaan dat deze vooral ten behoeve van de

warmtelevering worden neergezet, waarbij de warmte wordt geleverd aan het Rotterdamse

warmtenet. In het stroometiket wordt de lokale CO2-emissie gealloceerd op energiebasis naar

warmte- en elektriciteitsproductie. Hierdoor komen alle voordelen van de warmtekrachtkoppeling te

liggen bij de elektriciteitsopwekking en niet bij de warmtelevering.

In deze Warmteladder sluiten we daarom aan bij de methode uit de BREEAM. In deze methode wordt

de extra emissie van deze WKK (kg/kWh elektrisch) ten opzichte van het landelijk gemiddelde op

basis van de warmte/krachtverhouding toegedeeld aan de warmte.

Voor de dimensionering van de gasmotor-WKK wordt uitgegaan van een retourtemperatuur van 70°C

en een vermogen van minimaal 10 MWth. Dit leidt tot een inschatting voor een typische elektrische

(37%) en thermische rendement (39%), nodig om bovenstaande aanpak voor toekennen van CO2

emissies te kunnen toepassen.

Voor de overige emissies geldt dat voor dergelijke middelgrote stookinstallaties in het

‘ActiviteitenBesluit emissie-eisen stookinstallaties13’ vastgelegd is aan welke eisen en verplichtingen

moet worden voldaan. Hierbij vindt eveneens een conversie plaats van de eisen gegeven in mg/Nm3

rookgas, in dit geval naar g/GJ aardgas. De emissies worden gecorrigeerd met de landelijke

gemiddelde emissies voor door de WKK geproduceerde elektriciteit. Bij gasgestookte installaties is

alleen de NOx-emissiegrenswaarde relevant, omdat aardgas een laag zwavelgehalte kent en dus in

alle gevallen automatisch aan de emissie-eis wordt voldaan. Dit is eveneens het geval voor fijnstof.

13 Kenniscentrum InfoMil, http://www.infomil.nl/onderwerpen/klimaat-lucht/stookinstallaties/hulpmiddel/

INDNL14405 15

Duurzame energie opties (biomassa, geothermie)

Voor de vervanging van fossiele energiedragers door biomassa, mag er volgens Protocol Monitoring

Duurzame Energie14 vanuit worden gegaan dat 1 GJ biomassa 1 GJ fossiele brandstof vervangt. Er

bestaan aanwijzingen dat de substitutie niet altijd 1-op-1 is, maar omdat er geen eenduidigheid over

bestaat wordt er in het protocol een substitutiefactor van 1 gehanteerd.

De biomassa die in Nederland wordt bijgestookt, bestaat voornamelijk uit houtpellets afkomstig uit

de Verenigde Staten en Canada. De CO2-emissiefactor van houtpellets stellen we op 0, conform NEN

712015. Bijstook van biomassa zal daarom leiden tot lagere emissies van CO2 per eenheid

geproduceerde elektriciteit of warmte. Voor overige emissies (SOx, NOx en fijnstof) van biomassa is

gebruik gemaakt van een studie van ECN en TNO uit 200916.

De (lokale) emissies van geothermie worden veroorzaakt door de pomp-energie (elektriciteit) die

nodig is voor het onttrekken van de warmte aan de aarde. Met behulp van een gemiddeld rendement

(COP17) in combinatie met het de emissiefactor van de Nederlandse productiemix, worden emissies

per GJ geleverde warmte bepaald.

Industriële restwarmte

We kennen aan restwarmte van industrie geen emissies toe. Deze warmte wordt dus volledig als

afvalwarmte beschouwd: er is nu geen nuttige toepassing binnen de industriële site. Als warmte

wordt onttrokken aan het proces, waardoor er extra verbranding nodig is om deze warmte alsnog op

te wekken, gaat deze redenering niet op. We laten dit hier buiten beschouwing.

3.2.3 Methodologie voor toekennen ketenemissies (alleen CO2)

De ketenemissies (uitsluitend CO2-eq) per warmtebron, hangen sterk af van het type brandstof.

Vrijwel alle kolen voor Nederlandse elektriciteitscentrales worden over langer afstand getransporteerd

(Columbia, Rusland, VS). Biomassa wordt echter zowel van binnen Europa als intercontinentaal

geïmporteerd. Ecofys maakt gebruik van haar expertise op het gebied van winning en transport van

fossiele brandstoffen, biomassa en andere opwekkingtechnieken, voor het vaststellen van de factoren

die de ketenemissies van de verschillende brandstoffen beschrijven.

14 Beschikbaar via

http://www.rvo.nl/sites/default/files/bijlagen/Protocol%20Monitoring%20Hernieuwbare%20Energie%20Update%202010%20DEN.pdf 15 NEN 7120:2011 Energieprestatie van gebouwen - Bepalingsmethode

16 http://www.rivm.nl/bibliotheek/digitaaldepot/BOLK_II_biomass_Final-Version.pdf

In tabel 3-1 is gekozen voor Solid biomass boiler en gebruik gemaakt van de vetgedrukte getallen (die zijn ook gebruikt in de impact

assessment in diezelfde studie). Waardes voor 2020, rendement ketel is 90%. 17 Voor (hydrothermale) geothermie wordt een COP van 15 verondersteld (typisch voor stadsverwarmingsprojecten).

INDNL14405 16

Voor de ketenemissies scoren we de verschillende warmtebronnen op de volgende manieren:

Kolencentrale, STEG, gasmotor-WKK en industriële WKK

De ketenemissies van vaste fossiele brandstoffen komen voornamelijk voort uit het energiegebruik bij

het winnen van de brandstoffen en het transport van de brandstoffen. Voor aardgas vinden de

grootste ketenemissies plaats door lekkage tijdens de winning en het transport van het aardgas.

Omdat methaan (aardgas) een sterker broeikasgas is dan CO2, kan een klein percentage lekkage tot

grote ketenemissies leiden. De totale broeikasemissies in de keten van aardgas zijn echter lager dan

in de keten van kolen. Op basis van verschillende studies kan worden geconcludeerd dat de

ketenemissies gemiddeld 10% zijn van de verbrandingsemissies van kolen. Voor aardgas is dit

gemiddeld 5% van de verbrandingsemissies.

Voor onconventionele fossiele brandstofvormen, zoals schaliegas en teerzanden, zijn de

ketenemissies hoger dan voor conventionele fossiele brandstoffen. In deze studie wordt hier geen

rekening mee gehouden.

Biomassa

Voor biomassa bepaalt de herkomst en de aard (energieteelt of restafval) van de biomassa voor een

groot deel de ketenemissies van de warmtebron. De biomassa die buiten Nederland wordt

geproduceerd, bijvoorbeeld houtpellets uit Canada of de Verenigde Staten, heeft grotere emissies ten

gevolge van transport dan lokaal geproduceerde biomassa. Biomassa uit teelt heeft hogere emissies

dan biomassa uit restafval, omdat aan deze laatste categorie de emissies niet aan het afval maar aan

het primaire product worden toegekend. Het kan echter voorkomen dat biomassa uit restafval

(bijvoorbeeld van houtzagerijen in Brazilië) wordt gepelletiseerd en internationaal verscheept. Voor

het bepalen van de ketenemissies wordt in deze studie uitgegaan van data uit de CO2 tool18. Deze is

in 2011 voor Agentschap NL ontwikkeld door Ecofys en geeft voor een breed scala aan typen

biomassa, de ketenemissies afhankelijk van bijvoorbeeld transport.

Er wordt in deze studie uitgegaan van significant internationaal transport, waardoor de emissies die

aan biomassa worden toegekend gelden als bovengrens. Aanbevolen wordt om op projectbasis meer

specifiek de ketenemissies van de biomassa in kaart te brengen. Dit valt echter buiten de scope van

deze studie.

Afvalverbrandingsinstallaties (AVI’s)

Het doel van een AVI is verbranden van afval. De brandstof voor AVI’s wordt lokaal verzameld en

over korte afstanden naar de verbrandingsinstallatie getransporteerd. Hierdoor wordt in de keten

weinig energie verbruikt en vinden weinig emissies plaats. Om die reden kennen we aan warmte uit

een AVI geen ketenemissies toe.

18 http://www.agentschapnl.nl/onderwerpen/duurzaam-ondernemen/duurzame-energie-opwekken/bio-energie/instrumenten/co2-tool

INDNL14405 17

Geothermie

Voor geothermie is goede data beschikbaar voor de emissies die in de keten plaatsvinden. Het

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) geeft aan dat dit voor stadswarmteprojecten

tussen de 14 en 202 gram CO2-eq per kWhth ligt. Voor deze analyse gaan wij uit van de laagste

waarde (14 gCO2-eq/kWhth), omdat deze volgens de IPCC studie een systeem van 10 MWth beschrijft.

Verder gaat deze emissie uit van distributieverliezen van 15% en van warmtelevering in de basis aan

huishoudens. Aangezien de scope van dit afwegingskader is afgebakend tot het invoeden van warmte

op het Rotterdamse warmte, wordt een waarde gehanteerd gecorrigeerd voor distributieverliezen van

circa 12 gCO2-eq/kWhth.


Zoals eerder toegelicht worden aan restwarmte van industrie geen verbrandingsemissies toegekend.

Om deze reden worden aan industriële restwarmte ook geen ketenemissies toegekend.

3.3 Resultaten emissies

Tabel 5: CO2-emissies

Technologie

Lokale

emissies

(kg/GJth)

Keten-

emissies

(kg/GJth)

Totale

emissies

(kg/GJth)

Kolencentrale 40 4,0 44

Kolencentrale

met 42% biomassa bijstook 23 5,8 29

Kolencentrale

met koolstofafvang 4,8 4,0 8,8

STEG (tevens referentie) 22 1,1 23

AVI 7,0 0 7,0

Gasmotor-WKK 26 1,3 27

Industriële WKK 22 1,1 23

Biomassa (ketel) 0 8,3 8,3

Biomassa (WKK) 0 3,8 3,8

Geothermie 819 3,3 12

Industriële restwarmte (raffinage en

chemie) 0 0 0

19 De lokale emissies van geothermie kunnen worden vergroend door duurzame elektriciteit. Daarom geldt de gegeven waarde als

maximum.

INDNL14405 18

Tabel 6: SOx-emissies

Technologie Emissies (g/GJth)

Beoordelingskader Nieuwe Energiecentrales Rijnmond (referentie) 3,0-5,5

Kolencentrale 5,8

Kolencentrale

met 42% biomassa bijstook 4,1

Kolencentrale

met koolstofafvang 1,0

STEG 0

AVI 0

Gasmotor-WKK -36

Industriële WKK 0

Biomassa (ketel) 11

Biomassa (WKK) 5,1

Geothermie 2,5

Industriële restwarmte 0

Tabel 7: NOx-emissies


Beoordelingskader Nieuwe Energiecentrales Rijnmond (referentie) 4-10

Kolencentrale 8,9

Kolencentrale


Kolencentrale

met koolstofafvang 10

STEG 4,2

AVI 0

Gasmotor-WKK -23

Industriële WKK 4,2

Biomassa (ketel) 39

Biomassa (WKK) 18

Geothermie 6,8


INDNL14405 19

Tabel 8: emissies fijn stof (PM10)


Beoordelingskader Nieuwe Energiecentrales Rijnmond (referentie) 0,1-0,4

Kolencentrale 0,5

Kolencentrale


Kolencentrale

met koolstofafvang 0,4

STEG 0

AVI 0

Gasmotor-WKK -1,3

Industriële WKK 0

Biomassa (ketel) 1,9

Biomassa (WKK) 0,9

Geothermie 0,1


INDNL14405 20

4 Energetisch rendement

Het energetisch rendement drukken we uit als het equivalente energetisch opwekkingsrendement. Dit

is de hoeveelheid opgewekte nuttige warmte per hoeveelheid primaire energie die nodig is om deze

warmte op te wekken. Het equivalente opwekkingsrendement wordt berekend op basis van de

Energieprestatienorm voor maatregelen op gebiedsniveau, bepalingsmethode (EMG, NVN7125).

In deze Warmteladder kijken we alleen naar de prestatie van de bron. De locatie van de

warmtebronnen tot het primaire warmtenet – de afnemer van warmte – wordt hierbij buiten

beschouwing gelaten. In de praktijk geldt voor warmte afkomstig van de kolencentrale(s) of van

raffinaderijen op de Maasvlakte dat deze getransporteerd moet worden tot de huidige meest

westelijke locatie van het primaire warmtenet. Dit valt dus echter buiten de scope van deze studie.

Uiteindelijk is het equivalent opwekrendement van het totale systeem belangrijk. Dit betreft de

productie (basis en pieklast), het transport (verlies en pompenergie) en aflevering. Dit equivalente

opwekrendement karakteriseert de warmtelevering en is bepalend voor het

energieprestatiecoëfficiënt van een gebouw. Hoe hoger het equivalent opwekrendement hoe

efficiënter de warmteopwekking.

4.1 Methodiek bepalen equivalente opwekrendementen

Voor het bepalen van het equivalente opwekrendement hanteren we de volgende aanpak:

Grote warmtekrachtinstallaties, met elektriciteitsderving (kolencentrale, kolencentrale met biomassa

bijstook, kolencentrale met koolstofafvang, STEG, AVI en industriële WKK)

Gezien de aard van de te leveren warmte (aftapwarmte), wordt aan de warmte afkomstig van deze

bronnen het primaire energiegebruik van de verminderde elektriciteitsopbrengst toegekend. Hiertoe

is het noodzakelijk om voor alle verschillende warmtebronnen de elektriciteitsderving (in GJe/GJth) te

kennen. In de EMG wordt ervan uitgegaan dat in het geval van WKK (met of zonder e-derving) de

geproduceerde of gederfde elektriciteit extern (buiten de eigen installatie) wordt gecompenseerd.

STEG

In de norm is gegeven dat voor elke GJ warmte er 0,18 GJ elektriciteit minder wordt geproduceerd.

Die elektriciteit wordt vervolgens elders opgewekt met een rendement van 50%, zodat er 0,36 GJ

primaire energie nodig is voor 1 GJ geleverde warmte. Dit komt overeen met een equivalent

opwekkingsrendement van 1/0,36=278%.

Kolencentrale zonder koolstofafvang en zonder bijstook biomassa

In de EMG wordt geen onderscheid gemaakt tussen de primaire energiefactor voor de primaire

fossiele brandstoffen aardgas en stookolie. De primaire energiefactor voor kolen als brandstof is niet

gespecificeerd, echter omdat ook kolen een primaire fossiele brandstof is, ligt eenzelfde primaire

energiefactor als voor aardgas en stookolie voor de hand. Dit leidt tot het toepassen van één primaire

energiefactor voor alle met fossiele energie gestookte warmtekrachtinstallaties met

elektriciteitsderving. Het equivalente opwekkingsrendement voor een kolencentrale zonder

koolstofafvang en zonder bijstook van biomassa is daarom gelijk aan die van een STEG (278%).

INDNL14405 21

Kolencentrale met koolstofafvang

Als gevolg van het toepassen van het afvangen en comprimeren van het afgevangen CO2 gaat het

elektrisch rendement van de kolencentrale met ongeveer 7-9% omlaag. Echter, door het

uitgangspunt dat de gederfde elektriciteit extern wordt gecompenseerd is er geen verschil in

elektrictiteitsderving door uitkoppeling van warmte tussen een kolencentrale met koolstofafvang of

zonder koolstofafvang. Het equivalent opwekrendement daarmee gelijk aan die van een kolencentrale

zonder koolstofafvang en is daarom 278%. Uitgangspunt hierbij is dat het deel lagedruk stoom dat

overblijft na invulling van warmtebehoefte voor koolstofafvang nog steeds voldoende is voor

warmtelevering aan het warmtenet. Indien dit niet het geval was, zou het rendement lager zijn

vanwege een hogere elektriciteitsderving door het aftappen van warmte op een hogere druk dan

gebruikelijk.

Kolencentrale met biomassa bijstook

Strikt genomen geldt in de EMG methodiek dat het gunstige effect van duurzame energie van buiten

het eigen perceel20 niet wordt meegerekend bij de bepaling van de energieprestatie op perceelniveau.

Dit is afkomstig uit NEN7120; een norm die geldt voor energieprestatie op gebouwniveau.

Op gebiedsniveau (NVN7125) is geen aparte primaire energiefactor voor biomassa gegeven en wordt

verwezen naar NEN7120. Voor een AVI is in de NVN7125 de primaire energiefactor gelijk gesteld aan

50% (1 minus 50% biogene fractie). De aanname is dus dat hier enkel het fossiele deel van de

elektriciteitsderving hoeft te worden gecompenseerd. In de Warmteladder is deze aanpak ook

gekozen voor biomassa bijstook in een kolencentrale. Dat wil zeggen een primaire energiefactor aan

een kolencentrale met biomassa bijstook toe te kennen die overeenkomt met 1 minus het maximale

biomassa bijstook percentage (42%). Er geldt hier dus een primaire energiefactor van 58% dat leidt

tot een equivalent opwekrendement van 479%.

AVI

Voor een AVI is volgens de EMG een primaire energiefactor van 0,5 van toepassing, waardoor het

equivalente opwekkingsrendement op 556% uitkomt.

Industriële WKK

Voor een WKK in zwaardere industriële toepassingen wordt uitgegaan van een STEG, zie 2.6.

Hierdoor geldt voor een industriële WKK een equivalent opwekkingsrendement van 278%.

Kleine warmtekrachtcentrales, zonder derving (gasmotor-WKK)

Voor gasmotoren en andere vormen van warmtekrachtinstallaties (WKK) waarbij de

elektriciteitsproductie niet afneemt door onttrekking van warmte is in de norm (NVN7125) een relatie

gegeven tussen het equivalent opwekrendement en thermisch en elektrisch rendement. Uitgaande

van een thermisch rendement van 39% en een elektrisch rendement van 37%, leidt dat tot een

equivalent opwekkingsrendement van 150% voor een gasmotor-WKK.

Duurzame energie opties (biomassa, geothermie)

Alhoewel voor geothermie een gemiddeld rendement (COP) in de norm (NVN7125) beschikbaar is,

wordt in deze studie gekozen voor een COP van 15 (zie voetnoot 17).

20 Bijvoorbeeld houtpellets uit Canada of VS.

INDNL14405 22

Voor biomassa is geen forfaitaire waarde gegeven in de norm, echter de norm schrijft wel voor dat in

geval van 0 GJ aan inzet primaire fossiele brandstoffen (zie eerdere overweging beschouwing over

een kolencentrale met biomassa bijstook) een rendement van 100 geldt. Dit geldt alleen als de

energiefactor voor alle opwekkers 0 bedraagt en is uitsluitend geldig wanneer de piekvoorzieningen in

het warmtenet geen fossiele energie gebruiken. Vanwege de systeemgrenzen in deze studie (alle

bronnen als basislast, zie ook inleiding) worden piekvoorzieningen buiten beschouwing gelaten en

komt het equivalente opwekrendement van biomassa op 10000%.


Voor restwarmte (niet afkomstig van elektriciteitsproductie) is in de norm NVN7125 een forfaitaire

waarde gegeven. Deze wordt toegepast in de bepaling van het equivalente opwekkingsrendement.

4.2 Resultaten

Tabel 9: Afweging equivalent opwekkingsrendement

Technologie Eq. opwek

rendement

Kolencentrale 278%

Kolencentrale met biomassa bijstook21 479%

Kolencentrale met koolstofafvang 278%

STEG (referentie) 278%

AVI 556%

Gasmotor-WKK 150%

Industriële WKK 278%

Biomassa (ketel) 10000%

Biomassa (WKK) 10000%

Geothermie 586%

Industriële restwarmte 1000%

21 Het rendement hier is een maximum rendement, uitsluitend te bereiken als de twee nieuwe kolencentrales op de Maasvlakte maximaal

biomassa gaan bijstoken.

INDNL14405 23

5 Leveringszekerheid

De leveringszekerheid hangt af van de beschikbaarheid van de warmtebron. De beschikbaarheid

wordt bepaald door de betrouwbaarheid van de techniek en door de kwetsbaarheid van de activiteit

van externe invloeden.

We onderscheiden leveringszekerheid op de korte en op de lange termijn. Op korte termijn kan dat

de vraag zijn naar producten (bijvoorbeeld elektriciteit). Op de langere termijn speelt de keuze van

(multi)nationals in welke activiteiten wordt geïnvesteerd. Dit zal per bron worden bepaald (zie tabel

warmtebronnen).

5.1 Korte termijn leveringszekerheid

De leveringszekerheid op korte termijn reflecteert fluctuaties in warmteaanbod binnen een jaar. We

stellen daarom als criterium: zekerheid dat de levering kan worden gegarandeerd binnen een jaar

(hoog, gemiddeld, laag).

De korte termijn leveringszekerheid wordt bepaald door de volgende parameters:

• Betrouwbaarheid van proces van warmteproductie: een technische uitontwikkeld proces heeft

een hogere betrouwbaarheid dan een nieuw proces.

• Afhankelijkheid van andere processen: als de warmtelevering afhangt van de

betrouwbaarheid van andere processen, neemt de leveringszekerheid af.

• Continuïteit en voorspelbaarheid warmtelevering: niet alle warmtebronnen zijn volcontinue.

In sommige gevallen is het lastig de beschikbaarheid van warmtelevering te voorspellen,

bijvoorbeeld bij processen die afhankelijk zijn van de elektriciteitsvraag.

Warmtekrachtcentrales

Kolencentrales worden ingezet als basislast. Ze kunnen wel teruggedraaid worden, maar dat is

meestal ruim van te voren gepland. Dit geldt ook voor kolencentrales met bijstook. De bijstook

bestaat overwegend uit houtpellets uit Amerika, Canada of Scandinavië, waarvan de levering is

vastgelegd in lange termijncontracten.

Koolstofafvang op deze schaal is nog nooit toegepast en daarom is een kolencentrale met

koolstofafvang als geheel minder betrouwbaar. Het koolstofafvang-systeem kan echter worden

afgekoppeld zonder de warmte- en elektriciteitsproductie in gevaar te brengen. We scoren de

leveringszekerheid daarom ook als hoog. Wel is het zo dat afkoppelen van het afvangsysteem,

gevolgen heeft voor de emissies (hoger) en de beschikbaarheid van warmte (ook hoger).

STEGs worden vaak ingezet voor midden- en pieklast en zijn vraagvolgend. Dit kan enigszins worden

voorspeld, maar er blijft een onzekerheid in de levering van de warmte. De laatste jaren is de

economische rentabiliteit van gasgestookte WKKs slecht. De zogenaamde “spark spread” – het

verschil tussen de inkoopprijs van de brandstof en de verkoopprijs van elektriciteit – was klein of

zelfs negatief. De verwachting is dat dit op korte termijn niet zal verbeteren.

INDNL14405 24

Gasmotoren worden overwegend ingezet in de glastuinbouw voor levering van warmte en elektriciteit

en ook CO2 aan de kas. Deze systemen worden nu al vaak geregeld afhankelijk van de

elektriciteitsprijs. Ook voor deze systemen geldt dat de spark-spread niet gunstig is. De behoefte aan

CO2 in de kas geeft wel een extra reden om de systemen te laten draaien.

De AVI is een volcontinu proces. Op korte termijn is beschikbaarheid afval geen probleem, verzekerd

in langjarige contracten. De warmtelevering is daarom op korte termijn zeker.

Duurzaam

Voor biomassa wordt aangenomen dat ook deze overwegend bestaat uit houtpellets uit Amerika,

Canada of Scandinavië, waarvan de levering is vastgelegd in lange termijncontracten. Geothermie is

ontworpen voor warmteproductie en kan continu leveren. Diepe geothermie is een technologie die in

Nederland sterk in ontwikkeling is. Niet elk project is even succesvol en soms zijn extra investeringen

nodig om een put werkend te krijgen (zie ook Geothermie).

Industrie

Voor industriële restwarmte geldt dat de verwachting is dat de komende tijd de vraag naar

raffinageproducten niet zal afnemen. Alhoewel bij chemie is iets meer onzekerheid te verwachten,

scoren we de leveringszekerheid van industriële restwarmte als hoog.

Tabel 10: Afweging korte termijn leveringszekerheid

Zekerheid van warmtelevering

(korte termijn)22

Kolencentrales Hoog

Kolencentrales met bijstook biomassa Hoog

Kolencentrale met koolstofafvang Hoog

STEG Gemiddeld

AVI Hoog

Gasmotor-WKK Gemiddeld

Industriële WKK Gemiddeld

Biomassa (ketel en WKK) Hoog

Geothermie Gemiddeld

Industrie Hoog

22 De score is kwalitatief gebaseerd op de drie criteria betrouwbaarheid, onafhankelijkheid en continuïteit. Indien alle drie de criteria geen

belemmering vormen is de score ‘hoge leveringszekerheid’. Verwachten we op één van deze drie gebieden een op korte termijn

onoverkomelijke belemmeringen, dan is de score ‘lage leveringszekerheid’. Verwachten we lichte belemmeringen die op korte termijn

overkomelijk zijn, dan is de score “gemiddelde leveringszekerheid’.

INDNL14405 25

5.2 Lange termijn leveringszekerheid

De leveringszekerheid op lange termijn geeft aan in welke mate de levering van warmte voor een

periode van vijftien jaar of langer kan worden gegarandeerd.

De lange termijn leveringszekerheid wordt bepaald door de volgende factoren:

• Zekerheid dat het bedrijf dat de warmte produceert gevestigd blijft in de Rijnmond;

• Beschikbaarheid van de brandstof of uitputting van de bron;

• Technische levensduur van de warmte producerende techniek.

Warmtekrachtcentrales

Elektriciteitscentrales worden gebouwd voor langere termijn. De vraag naar elektriciteit blijft en

elektriciteit moet lokaal worden opgewekt, want de importmogelijkheden zijn gelimiteerd. De inzet in

de landelijke productie per centrale kan verschillen, afhankelijk van prijs brandstof en ontwikkeling

elektriciteitspark, inclusief duurzaam. De spark spread van gasgestookte WKKs (STEGs en

gasmotoren) blijft een onzekere factor. Op langere termijn zal de biomassamarkt meer

gestandaardiseerd worden, wat bijdraagt aan de zekerheid van levering. Eventuele kinderziektes met

koolstofafvang zullen naar verwachting op de langere termijn opgelost zijn. AVI heeft

warmteleveringscontracten met industrie en met Eneco en heeft langjarige contracten met

afvalproducenten voor levering en afname van afval. Op langere termijn kan de beschikbaarheid van

afval afnemen door toenemende recycling en afvalscheiding.

Duurzaam

Op langere termijn verwachten we dat de wereldhandel in biomassa meer gestandaardiseerd gaat

worden en dat het een commodity markt wordt, vergelijkbaar met de markt voor kolen.

Investeringen in geothermie worden alleen genomen als een put meer dan vijftien jaar warmte kan

leveren. De leveringszekerheid schatten we daarom hoog in.

Industrie

Alle grotere warmte leverende industrieën zijn multinationals. Beslissingen over het openhouden van

sites worden gemaakt in het hoofdkwartier. Lokale belangen wegen daarom minder zwaar. De

tendens is dat de productie van primaire materialen vooral zal gebeuren op locaties met lagere

kosten en dat Europa zich meer en meer gaat richten op hoogwaardige materialen. We schatten de

zekerheid van warmtelevering door de industrie op lange termijn in op gemiddeld.

INDNL14405 26

Tabel 11: Afweging lange termijn leveringszekerheid

Zekerheid van warmtelevering

(lange termijn)23

Kolencentrales Hoog

Kolencentrales met bijstook biomassa Hoog

Kolencentrale met koolstofafvang Hoog

STEG Hoog

AVI Gemiddeld

Gasmotor-WKK Hoog

Industriële WKK Hoog

Biomassa (ketel en WKK) Hoog

Geothermie Hoog

Industrie Gemiddeld

23 De score is kwalitatief gebaseerd op de drie criteria vestigingszekerheid, beschikbaarheid brandstof/bron, technische levensduur. Indien

alle drie de criteria geen belemmering vormen is de score ‘hoge leveringszekerheid’. Verwachten we op één van deze drie gebieden een op

lange termijn onoverkomelijke belemmeringen, dan is de score ‘lage leveringszekerheid’. Verwachten we lichte belemmeringen die op lange

termijn overkomelijk zijn, dan is de score “gemiddelde leveringszekerheid’.

INDNL14405 27

6 Technische specificaties

De technische specificaties kunnen een belemmering vormen voor levering van warmte aan het

primaire net. Een gedeelte van deze specificaties zijn al ondervangen in de randvoorwaarden:

• > 10 MWth;

• Aansluiten bij het temperatuurregime van de primaire warmtenetten van Rotterdam en Den

Haag;

• Technisch bewezen.

Alle geselecteerde warmtebronnen voldoen aan het eerste criterium.

Het temperatuur regime van veel bronnen in de Rijnmond is vrij stabiel. Variaties kunnen worden

verwacht bij bedrijven in bijvoorbeeld de voedingsindustrie, die minder in de Rijnmond

vertegenwoordigd zijn. Voor de bronnen die wij geselecteerd hebben, geldt dat ze een continu

leveringspatroon hebben.

Het derde criterium, technisch bewezen, geldt niet voor alle technieken in gelijke mate. Vooral

koolstofafvang en (ultra-)diepe geothermie zijn nog niet technisch bewezen, tenminste niet op de

schaal die nodig is. We gaan er echter vanuit dat eventuele kinderziekten op termijn worden

opgelost.

Voor koolstofafvang geldt ook dat de warmte die nodig is voor het afvangproces, concurreert met de

warmte die afgetapt kan worden. In het CO2 afvangproces zijn grote hoeveelheden warmte nodig met

een temperatuur van tussen de 100 en 140°C. Deze warmte wordt verkregen door stoom af te

tappen tussen de midden- en lagedruk stoomturbine. De afgetapte stoom voor de stripper ligt globaal

in dezelfde temperatuur- en druksegment als de voor stoom benodigd voor warmtenetten. Warmte

voor afvang zal dus deels concurreren met warmtelevering. Meer dan de helft van de lagedrukstoom

wordt namelijk gebruikt voor CO2 afvang. Hierdoor is minder warmte beschikbaar voor derden. In

deze studie wordt aangenomen dat het deel dat nog beschikbaar is voor derden nog voldoende groot

is (meer dan 10 MWth). Technisch is het ook mogelijk om stoom te gebruiken met een hogere

temperatuur om warmte te leveren voor CO2 afvangst. Dit kan dan warmtelevering aan het primaire

net mogelijk maken met een temperatuur van het vereiste niveau. Dit zal echter ten koste gaan van

het elektrisch rendement van de centrale.

Uitkoppelen van warmte uit de industrie kan complex zijn. Wamtestromen kunnen vervuild zijn,

ontstaan in verschillende processen, of uitkoppeling kan interfereren met het kernproces. Deze

factoren zijn zeer specifiek voor een locatie en kunnen moeilijk worden veralgemeniseerd. Om aan te

geven dat dit een factor is om rekening mee te houden, scoren we uitkoppeling van industriële

restwarmte als gemiddeld.

INDNL14405 28

Tabel 12: Afweging technische specificaties

Belemmering warmtelevering door

technische specificaties24

Kolencentrales Geen technische belemmering

Kolencentrales met bijstook biomassa Geen technische belemmering

Kolencentrale met koolstofafvang Hoge technische belemmering

STEG Geen technische belemmering

AVI Geen technische belemmering

Gasmotor-WKK Geen technische belemmering

Industriële WKK Geen technische belemmering

Biomassa (ketel en WKK) Geen technische belemmering

Geothermie Gemiddelde technische belemmering

Industrie Gemiddelde technische belemmering

24 De score is kwalitatief gebaseerd op de drie criteria capaciteit, temperatuurregime en technisch bewezen. Indien alle drie de criteria geen

belemmering vormen is de score ‘geen technische belemmering’. Verwachten we op één van deze drie gebieden een op korte termijn

onoverkomelijke belemmeringen, dan is de score ‘hoge technische belemmering’. Verwachten we lichte belemmeringen die op korte termijn

overkomelijk zijn, dan is de score “gemiddelde technische belemmering’.

INDNL14405 29

7 Prijsmechanismen

De prijs van warmte wordt beïnvloed door ontwikkelingen van buitenaf, zoals van subsidie of de

vraag naar een bepaalde brandstof.

We zullen een kwalitatieve beschrijving geven van de mechanismen die de prijs van warmte

beïnvloeden. Op basis hiervan zullen we de warmtebronnen beoordelen op gevoeligheid van de prijs

voor externe invloeden.

In de afweging nemen we drie parameters mee:

1. Volatiliteit van de prijs van de brandstof;

2. Afhankelijkheid en zekerheid van subsidie;

3. De prijs van de uitstoot van CO2.

7.1 Volatiliteit van de prijs van de brandstof

De prijs van kolen is sinds 2005 circa 50% gestegen, met een piek in 2009. De laatste tijd daalt de

prijs van ketelkolen weer, mede veroorzaakt door de beschikbaarheid van schaliegas in de VS.

Doordat er zoveel aardgas beschikbaar is, is de prijs van aardgas in de VS veel lager dan die van

steenkool en is de Amerikaanse stroomvoorziening overwegend overgeschakeld op gas. De

Amerikaanse kolen komen in grote getale naar Europa. Energiebedrijven kiezen hier voor kolen en

schakelen hun gascentrales uit.

De schaliegasrevolutie heeft eens te meer laten zien hoe fossiele brandstoffen concurreren op de

wereldmarkt. Het valt moeilijk te voorspellen wat het effect op de prijs van kolen op langere termijn

is. Een inschatting is dat schaliegas nog minimaal twee decennia zeer dominant blijft op de

Amerikaanse markt. Ook andere landen als China en Argentinië overwegen grootschalige winning van

schaliegas. Steenkool lijkt een goedkope energiebron te blijven, door de grote voorraad en de

concurrentie van aardgas.

De prijs van gas ligt in de VS beduidend lager (een factor 3) dan in Nederland. Voorlopig ziet

Nederland af van schaliegaswinning. Dit kan veranderen op termijn, afhankelijk van politieke keuzes

en het potentieel. De gasprijs is daarmee met meer onzekerheid omgeven dan de kolenprijs. De

spark spread van aardgas is de afgelopen jaren sterk gedaald. Veel WKK’s met netlevering staan

daarom stil of draaien in minimale last.

INDNL14405 30

Figuur 7-1: Ontwikkeling invoerprijs ketelkolen (boven) en eindverbruikersprijs aardgas (onder). Bron: CBS

Het gebruik van biomassa is voorlopig duurder dan aardgas of kolen. De ontwikkeling van de prijs

van biomassa is nog met veel onzekerheid omgeven. Niet alleen concurreren verschillende

toepassingen van biomassa met elkaar (productie materialen, warmte, elektriciteit), ook is er

concurrentie voor het gebruik van de grond waarop biomassa wordt geteeld, vooral met

voedselproductie.

Voor bijstook in kolencentrales worden vooral houtpellets gebruikt. De markt voor houtpellets groeit

hard, maar is nog geen commodity market. Recente ontwikkelingen met een biomassa exchange en

een internationale stuurgroep versterken de verwachting dat dit over enige tijd wel het geval is. Een

belangrijke oorzaak voor prijsvolatiliteit zijn de maritieme risico’s, die elektriciteitsbedrijven proberen

te ondervangen met lange termijn leveringscontracten.

INDNL14405 31

7.2 Subsidie

Duurzame energie krijgt subsidie uit de SDE+ regeling. De SDE+ regeling vergoedt het verschil

tussen de kostprijs van grijze energie en die van duurzame energie over een periode van vijf, twaalf

of vijftien jaar, afhankelijk van de technologie. Voor biomassa geldt een subsidieperiode van twaalf

jaar en voor geothermie van vijftien jaar.

De hoogte van de vergoeding is afhankelijk van de energieprijs. De subsidie is een maximumbedrag

over de gehele looptijd, bepaald door het opgegeven vermogen en het maximale aantal vollasturen.

Per jaar wordt aan de hand van de geproduceerde energie en de hoogte van de energieprijs

vastgesteld hoeveel subsidie er wordt verstrekt.

Hoewel de hoogte van de subsidie onzeker is, tast dit niet concurrerende vermogen van de duurzame

warmte aan. De subsidie is immers gerelateerd aan de grijze energieprijs. Er zit wel onzekerheid in

de kostprijs van warmte uit biomassa, aangezien deze afhangt de prijs van biomassa. Voor

geothermie geldt deze onzekerheid niet.

De SDE+ heeft één budget voor alle categorieën en wordt gefaseerd opengesteld. In de eerste fase

kunnen de ‘goedkope’ technieken subsidie aanvragen. De subsidie loopt per fase op, totdat het

budget voor de periode op is.

Warmte uit biomassa en geothermie vallen allebei in fase 1. Dit verhoogt de zekerheid dat er subsidie

beschikbaar is.

7.3 De prijs voor uitstoot van CO2

In Europa wordt de prijs van CO2 bepaald door het emissiehandelsysteem (ETS) voor de grotere

industriële bedrijven en de elektriciteitssector. De prijs wordt bepaald door vraag en aanbod. Bij het

ontwerp van het systeem werd ervan uitgegaan dat de prijs rond de €30 per ton CO2 zou liggen.

Momenteel ligt de prijs rond de €5 per ton. De oorzaak van deze lage prijs ligt in een aantal

ontwerpparameters, waardoor er bijvoorbeeld niet kan worden gecorrigeerd voor een overschot van

emissierechten door lagere productievolumes (veroorzaakt door de economische crisis).

De emissierechten moeten worden verkregen voor een verbrandingsinstallatie. Als warmte wordt

geleverd, kunnen de emissierechten worden meegeleverd. De prijs zal worden vastgesteld in het

warmteleveringscontract. We gaan er vanuit dat de prijs van CO2 direct wordt doorgerekend in de

prijs van de warmte. Dit heeft effect op de prijsontwikkeling van de industriële restwarmte.

De Europese Commissie heeft een voorstel gepubliceerd om het systeem aan te passen. Er is een

heftig debat gaande over de vraag of de overheid (EU) mag ingrijpen in het marktmechanisme.

Het is nu nog niet te zeggen welke aanpassingen aan het systeem zullen worden doorgevoerd en wat

het effect op de prijs is. Wel kan worden gesteld dat de prijs van uitstoot van CO2 nu met veel

onzekerheid is omgeven. Deze onzekerheid werkt het hardst door op warmte uit kolen en in mindere

mate op warmte uit gas. Voor warmte uit duurzame bronnen hoeven geen emissierechten te worden

overhandigd, dus de prijs van CO2 heeft hier geen effect op.

INDNL14405 32

De CO2 prijs is een belangrijk stimulans voor het toepassen van koolstofafvang. De huidige prijs voor

CO2 emissierechten van circa 5 euro per ton is te laag om de kosten voor koolstofafvang volledig te

dekken. De kosten voor het afvangen, transporteren en opslaan van CO2 bedragen ongeveer 40

euro/ton CO2. Deze schatting gaat uit van een kolencentrale die na 2020 wordt uitgerust met CO2

afvangst technologie, waarbij tevens is verondersteld dat er voldoende CO2 afvang demonstraties zijn

uitgevoerd.

Tabel 13: Afweging onzekerheid in prijsontwikkeling afhankelijk van parameter

Volatiliteit Subsidie CO2-prijs Totaal25

Kolencentrales Laag Laag Hoog Hoog

Kolencentrales met

bijstook biomassa Gemiddeld Laag Gemiddeld

Gemiddeld

Kolencentrale met

koolstofafvang Laag Gemiddeld Laag

Gemiddeld

STEG Laag Laag Gemiddeld Gemiddeld

AVI Laag Laag Laag Laag

Gasmotor-WKK Laag Laag Gemiddeld Gemiddeld

Industriële WKK Laag Laag Gemiddeld Gemiddeld

Biomassa Gemiddeld Gemiddeld Laag Gemiddeld

Geothermie Laag Laag Laag Laag

Industrie Laag Laag Gemiddeld Gemiddeld

25 De slechtste score bepaalt de totaalscore.

INDNL14405 33

8 Overzichtstabel afwegingskader

Op de volgende pagina worden de resultaten van alle warmtebronnen voor alle criteria samengevat in

een matrix waarin de afweging wordt getoond. De resultaten per criterium zijn onderbouwd in

hoofdstukken 3 t/m 7.

Tabel 14: Afwegingskader duurzaamheid warmtebronnen.

Bron

Techniek Geo Ind. Afval

Criterium Eenheid Kole

ncentr

ale

Kole

ncentr

ale

+ 4

2%

bijsto

ok

bio

massa

Kole

ncentr

ale

+

90%

afv

ang C

O2

STEG

WKK G

asm

oto

r

WKK I

ndustr

ie

Geoth

erm

ie

Kete

l

WKK

Industr

iele

restw

arm

te

AVI

Emissies - CO2 (lokaal + keten) kg/GJ th 44 29 8.8 23 28 23 12 8.3 3.8 0.0 7.0

Emissies - NOx g/GJth 8.9 9.0 10 4.2 -23 4.2 6.8 39 18 0.0 0.0

Emissies - Fijnstof g/GJth 0.5 0.5 0.4 0.0 -1.3 0.0 0.1 1.9 0.9 0.0 0.0

Emissies - SOx g/GJth 5.8 4.1 1.0 0.0 -36 0.0 2.5 11 5.1 0.0 0.0

Energetisch rendement % 278 479 278 278 150 278 586 10000 10000 1000 556

Leveringszekerheid op korte termijn (1 jaar) +/- + + + +/- +/- +/- + + + +/- +Leveringszekerheid op langere termijn (tot 15 jaar) +/- + + + + + + + + + +/- +/-

Technische specificaties +/- + + - + + + +/- + + +/- +Prijsmechanismen +/- - +/- +/- +/- +/- + + +/- +/- +/- +/-

Fossiel Duurzaam Restwarmte

Kolen Gas Biomassa

ECOFYS Netherlands B.V.

Kanaalweg 15G

3526 KL Utrecht

T: +31 (0) 30 662-3300

F: +31 (0) 30 662-3301

E: [email protected]

I: www.ecofys.com

Warmteladder - Afwegingskader warmtebronnen voor warmtenetten

Documents

Transcript of Warmteladder - Afwegingskader warmtebronnen voor warmtenetten